Os anfíbios apareceram pela primeira vez na Terra durante o período Devoniano, que foi há mais de 400 milhões de anos. Embora este período seja mais famoso por produzir uma abundância de peixes, também deu origem à transição entre peixes e anfíbios. Foi durante o período Carbonífero que os anfíbios floresceram.
Um fóssil encontrado no Ártico canadense em 2004 revelou que havia criaturas que tinham vértebras, além de nadadeiras, que permitiam que se movessem na água. O fóssil também incluía um focinho para respirar com ar, além de costelas e pescoço. Durante esse período, os anfíbios passavam a maior parte do tempo na água, mas apresentavam pulmões e pele simples que lhes permitiam respirar em terra.
Durante o período carbonífero de 299 a 360 milhões de anos atrás, os anfíbios evoluíram significativamente. À medida que a terra se tornou mais árida, houve a necessidade de usar ovos amnióticos para a produção, fazendo com que os anfíbios evoluíssem para uma forma mais adequada à terra. Durante este tempo, os anfíbios evoluíram para ter estruturas mais fortes, grandes cabeças achatadas e membros curtos. Seus crânios se tornaram mais profundos e seus corpos estavam esparramados, o que lhes permitia mover-se com facilidade. Neste ponto, havia primeiros exemplos de crocodilos, lagartos e cobras, bem como os primeiros sinais de sinapsídeos.
