„Pește” este un cuvânt folosit pentru a se referi la orice vertebrat non-tetrapod. Istoria evolutivă a peștilor a început acum 530 de milioane de ani, la mijlocul perioadei Cambrian. Unele dintre cele mai vechi animale cunoscute din istoria evolutivă a peștilor sunt Pikaia gracilens, care seamănă cu lanceletul modern, găsit în celebrul ansamblu de șisturi Burgess, și Haikouichthys și Myllokunmingia din șisturile Maotianshan din sudul Chinei. Acești pești simpli fără fălci au existat de aproximativ 100 de milioane de ani până când a evoluat primul pește cu fălci. Acestea sunt, de asemenea, cele mai vechi vertebrate cunoscute.
Inițial, peștii erau membri minoritari într-un ecosistem dominat de nevertebrate, în special brahiopode, bureți și artropode precum trilobiții. Abia în perioada Siluriană, cu aproximativ 420 de milioane de ani în urmă, peștii cu falci au evoluat și au început să concureze eficient cu nevertebratele. Cei mai timpurii pești cu falci au fost placodermii, o familie de pești cu o armură specială pentru cap și torace pentru a-i proteja de prădători. Acești pești sunt strămoșii tuturor vertebratelor moderne, inclusiv ai oamenilor și a tuturor animalelor și animalelor noastre.
Peștii fără fălci au fost depășiți rapid, lăsând în urmă doar câteva filiații mici, care în cele din urmă au dat naștere la miurginea, lampirea și lancetele din zilele noastre. Uneori, aceste animale nu sunt considerate adevărați pești din cauza fiziologiei lor radical diferite. Există chiar un dezacord cu privire la dacă lampredele sunt vertebrate, deoarece „scheletul” lor cartilaj este atât de primitiv.
Istoria evolutivă a peștilor a continuat cu dominația peștilor cu falci, în special a placodermilor, care au crescut până la 6 m (20 ft) la superprădători precum Dunkelosteus telleri. Prădătorii mari, cum ar fi Dunkelosteus, sunt considerați primii superprădători de vertebrate și au stabilit cu fermitate rolul vertebratelor ca prădători de vârf în ecosistemele lumii, un rol care va continua pentru tot restul istoriei evoluției. Placodermurile au dominat pe tot parcursul perioadei siluriene, timp de câteva zeci de milioane de ani, până în Devonian, când peștii au început să se diversifice rapid.
Devonianul a fost cea mai mare perioadă de hotar din istoria evolutivă a peștilor, când multe forme moderne și dispărute au evoluat din sămânța de placoderm, inclusiv rechini și raze, acanthodieni („rechini spinoși”, acum dispăruți), pești cu aripioare (care domină mările de astăzi) și pești cu aripioare lobice, care în cele din urmă au evoluat în vertebrate terestre. Peștii au depășit cu succes multe alte organisme marine pentru a deveni animalul marin mobil dominant, împărțind mările cu mici artropode, cum ar fi copepodele și krillul.
Deși peștii cu aripioare lobice și acanthodienii au demonstrat un succes momentan în timpul Devonianului, acantodienii aproape dispăruseră până la sfârșitul perioadei următoare, Carboniferul, în timp ce peștii cu aripioare lobice au devenit o mică minoritate după ce au dat naștere tetrapodelor în aceeași perioadă geologică. . Timp de mulți ani, s-a crezut că sunt reprezentați doar de peștele pulmonar, până când un celacant a fost tras în largul coastei Africii de Sud. Descoperirea unui celacant viu a fost considerată una dintre cele mai mari descoperiri zoologice ale secolului al XX-lea.