Los anfibios son una clase de animales que incluye ranas, sapos, salamandras, tritones y cecilias de la actualidad. Primero evolucionaron a partir de peces con aletas lobuladas y tetrápodos primitivos hace unos 340 millones de años. A veces, esta fecha se da incorrectamente como hace 400 o 380 millones de años, pero no se han desenterrado fósiles de estos períodos.
Hace unos 380 millones de años, durante el período Devónico, algunos peces comenzaron a desarrollar patas y dedos. Estos primeros “tetrapodomorfos” carecían de las características que definen a los anfibios, por lo que se clasifican como tetrápodos basales. Hace décadas, se los clasificaba como anfibios, aunque los taxónomos han cambiado de opinión al respecto. Es por eso que el origen de esta clase a veces se cita incorrectamente como hace 380 millones de años.
Algunos de los primeros tetrápodos incluyen Tiktaalik, entre los primeros con una estructura de muñeca que soporta peso, y Acanthostega, que tenía ocho dedos en cada pie. Estas primeras especies habrían sido en su mayoría acuáticas y usaron sus extremidades para navegar a través de pantanos en lugar de realizar extensos viajes por la tierra.
Hace entre 380 y 360 millones de años es un período llamado «brecha de Romer», en el que apenas se han encontrado fósiles de tetrápodos, arrojando una nube de misterio sobre la evolución de los primeros anfibios de los primeros tetrápodos basales. Antes de la brecha, no se encuentran fósiles, y el primer fósil de anfibio conocido aparece poco después de la brecha. Después de la brecha, el mundo estaba en el período Carbonífero, donde los niveles del mar eran altos y las costas estaban cubiertas de bosques inundados y pantanos.
Los primeros anfibios fueron temnospondyls, animales de cabeza larga con un andar extenso y un aspecto distintivo. Estos fueron los primeros tetrápodos verdaderamente terrestres, y se habrían comido tontamente al consumir insectos que carecían de adaptaciones especializadas para defenderse de los grandes depredadores vertebrados. Los primeros temnospondyls eran del tamaño de un pez grande, con una longitud de entre 1.6 y 5 pies (0.5 a 1.5 metros). Los primeros tenían pies rechonchos y probablemente no podían moverse muy rápido.
A lo largo del período Carbonífero, los temnospondyls crecieron en tamaño y diversidad hasta que ocuparon muchos de los nichos de depredadores y herbívoros que hoy explotan los animales terrestres. A finales del Pérmico, algunos incluso crecían hasta 30 pies (9 m) de largo y se parecían a los cocodrilos. Este animal, Prionosuchus, es el anfibio más grande que se conoce. En el Carbonífero, los temnospondyls se unieron a los lepospondyls diversos pero menos numerosos. Los lisanfibios, el grupo que incluye a todos los anfibios modernos y sus ancestros comunes, surgieron hace unos 300 millones de años.