Les amphibiens sont une classe d’animaux qui comprend les grenouilles, les crapauds, les salamandres, les tritons et les caeciliens modernes. Ils ont d’abord évolué à partir de poissons à nageoires lobées et de tétrapodes primitifs il y a environ 340 millions d’années. Parfois, cette date est donnée à tort comme il y a 400 ou 380 millions d’années, mais les fossiles de ces périodes n’ont pas été découverts.
Il y a environ 380 millions d’années, pendant la période du Dévonien, certains poissons ont commencé à développer des pattes et des doigts. Ces premiers «tétrapodomorphes» n’avaient pas les caractéristiques qui définissent les amphibiens, ils sont donc classés comme des tétrapodes basaux. Il y a des décennies, ils étaient classés comme amphibiens, bien que les taxonomistes aient changé leur point de vue sur la question. C’est pourquoi l’origine de cette classe est parfois citée à tort il y a 380 millions d’années.
Certains des premiers tétrapodes comprennent Tiktaalik, parmi les premiers avec une structure de poignet portante, et Acanthostega, qui avait huit chiffres sur chaque pied. Ces premières espèces auraient été principalement aquatiques et auraient utilisé leurs membres pour naviguer dans les marécages plutôt que de faire de longs voyages sur terre.
Il y a entre 380 et 360 millions d’années, il y a une période appelée « l’écart de Romer », dans laquelle presque aucun fossile de tétrapode n’a été trouvé, jetant un nuage de mystère sur l’évolution des premiers amphibiens à partir des premiers tétrapodes basaux. Avant la brèche, aucun fossile n’a été trouvé et le premier fossile d’amphibien connu apparaît peu de temps après la brèche. Après la brèche, le monde était à l’époque carbonifère, où le niveau de la mer était élevé et les côtes étaient couvertes de forêts inondées et de marécages.
Les premiers amphibiens étaient des temnospondyles, des animaux à longue tête avec une démarche tentaculaire et un look distinctif. Il s’agissait des premiers tétrapodes véritablement terrestres et se seraient ingérés en consommant des insectes dépourvus d’adaptations spécialisées pour se défendre contre les grands prédateurs vertébrés. Les premiers temnospondyles étaient de la taille d’un gros poisson, mesurant environ 1.6 à 5 pieds (0.5 à 1.5 mètre) de longueur. Les premiers avaient des pieds trapus et ne pouvaient probablement pas se déplacer très vite.
Tout au long de la période carbonifère, les temnospondyles ont grandi en taille et en diversité jusqu’à ce qu’ils occupent de nombreuses niches prédatrices et herbivores que les animaux terrestres exploitent aujourd’hui. À la fin du Permien, certains atteignaient même 30 m de long et ressemblaient à des crocodiles. Cet animal, Prionosuchus est le plus grand amphibien connu. Au Carbonifère, les temnospondyles ont été rejoints par les lépospondyles divers mais moins nombreux. Les Lissamphibiens, le groupe qui comprend tous les amphibiens modernes et leurs ancêtres communs, sont apparus il y a environ 9 millions d’années.