Tetrápodos basales se refiere a los tetrápodos (animales de cuatro patas) en la raíz del árbol evolutivo de los tetrápodos, que contiene todos los vertebrados terrestres e incluso algunos animales marinos como los cetáceos: ballenas y parientes. Los tetrápodos basales evolucionaron a partir de sarcopterygians (peces con aletas lobuladas), representados hoy por los fósiles vivientes el celacanto y el pez pulmonado.
Hace 380 millones de años, durante el período Devónico, la tierra carecía de los frondosos bosques que caracterizarían todas las épocas posteriores. Los verdaderos árboles estaban empezando a evolucionar, pero las plantas vasculares primitivas habrían estado en todas partes, creando bosques cortos y arbustivos. Estos estaban poblados por artrópodos como ácaros, escorpiones y miriápodos, así como algunos moluscos simples que no se fosilizaron bien. El extraño monolito fúngico Prototaxites, que miden hasta 9 m (30 pies) de altura, era lo más alto que había. La Tierra estaba caliente, lo que provocó que las plataformas continentales se inundaran y las tierras bajas se cubrieran de pantanos ricos en nutrientes. El entorno era perfecto para alentar a una pequeña familia de peces a desarrollar aletas inferiores más fuertes, que se utilizan para impulsarse a través de la vegetación de los pantanos poco profundos.
Se sabe que los primeros peces con aletas lobulares como Eusthenopteron, que vivieron hace unos 380 millones de años, poseían muchas características que se sabe que son exclusivas de los tetrápodos de hoy: fosas nasales internas, un cráneo de dos partes con una articulación intercraneal y, más notablemente, una radio, cúbito y húmero en la aleta delantera y un peroné, tibia y fémur en la aleta pélvica. Ahora se sabe que la última característica es común a todos los sarcopterigios.
Casi al mismo tiempo vivía Panderichthys, un pez de aguas poco profundas con características de tetrápodo aún más basales, especialmente una cabeza ancha parecida a un tetrápodo. Panderichthys es un fósil de transición crucial, que muestra un punto medio en la evolución de la cintura pélvica que hizo posible las patas basales de tetrápodos. Incluso tenía un espiráculo, o tubo de respiración de oxígeno, en su cabeza, que luego se convirtió en el hueso del estribo en las orejas de los tetrápodos. Esto le permitió respirar adecuadamente en agua fangosa pobre en oxígeno.
Hace aproximadamente 475 millones de años vivió el famoso Tiktaalik, cuyas reconstrucciones y análisis muestran claramente una forma intermedia entre un pez y un anfibio. Se desconoce si Tiktaalik fue un verdadero tetrápodo, aventurándose en tierra, aunque parece probable. Los estudios del esqueleto de Tiktaalik han demostrado que podría haber soportado su propio peso en la mano. Sus aletas tenían una estructura de muñeca que no se había visto en ningún pez anterior. Su cabeza tenía espiráculos de tamaño considerable que probablemente canalizaban oxígeno a los pulmones primitivos. Este sarcopterygian incluso tenía una cabeza ancha, parecida a un cocodrilo, que podía girar hacia la izquierda y hacia la derecha, independientemente de su cuerpo, una adaptación ideal para la caza en tierra y diferente a cualquier pez anterior. Tiktaalik es el sarcopterigio mejor conservado que se clasifica en la subclase Tetrapodomorpha. Tiktaalik y los miembros anteriores de Tetrapodmorpha, como Kenichthys, se consideran tan similares a los tetrápodos basales que se les ha llamado «fishapods», en referencia a su combinación de características de peces y tetrápodos basales.
Uno de los primeros tetrápodos verdaderos, que probablemente todavía no caminaba predominantemente sobre la tierra, pero sí usaba sus patas primitivas para navegar a través de los pantanos, fue Ichthyostega, que vivió hace 367-362.5 millones de años. Ichthyostega es uno de los pocos tetrápodos basales, un tetrápodo que no es ni anfibio, sinápsido (mamífero y parientes) ni saurópsido (reptil). Estos animales tuvieron una serie de innovaciones evolutivas adicionales para la vida terrestre. Por un lado, Ichthyostega usó principalmente sus pulmones para respirar, en lugar de sus branquias. Tenía una cubierta de piel especial que ayudaba a evitar que se resecara. Tenía una estructura esquelética (especialmente la columna vertebral y la caja torácica) que muestra claramente que este animal pasó mucho tiempo sosteniéndose. Ichthyostega y otros ictiostegoides (Acanthostega, Elginerpeton, Ichthyostega y otros) fueron finalmente reemplazados por temnospondyls y antracosaurios, incluidos los famosos Eryops. Desafortunadamente, hay una brecha de 20 a 30 millones de años en el registro fósil entre ambos grupos, solo superada por unos pocos especímenes.