Τα αμφίβια είναι μια κατηγορία ζώων που περιλαμβάνει τους σύγχρονους βατράχους, φρύνους, σαλαμάνδρες, τρίτωνες και καΐκιλια. Πρωτοεξελίχθηκαν από ψάρια με πτερύγια λοβού και πρωτόγονα τετράποδα πριν από περίπου 340 εκατομμύρια χρόνια. Μερικές φορές αυτή η ημερομηνία δίνεται λανθασμένα ως 400 ή 380 εκατομμύρια χρόνια πριν, αλλά δεν έχουν ανακαλυφθεί απολιθώματα από αυτές τις περιόδους.
Πριν από περίπου 380 εκατομμύρια χρόνια, κατά την περίοδο του Devonian, ορισμένα ψάρια άρχισαν να αναπτύσσουν πόδια και ψηφία. Αυτά τα πρώιμα «τετραπόμορφα» δεν είχαν τα χαρακτηριστικά που καθορίζουν τα αμφίβια, επομένως ταξινομούνται ως βασικά τετράποδα. Πριν από δεκαετίες, ταξινομήθηκαν ως αμφίβια, αν και οι ταξινομιστές άλλαξαν την άποψή τους για το θέμα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η προέλευση αυτής της κατηγορίας αναφέρεται μερικές φορές λανθασμένα ως πριν από 380 εκατομμύρια χρόνια.
Μερικά από τα πρώτα τετράποδα περιλαμβάνουν το Tiktaalik, μεταξύ των πιο πρώιμων με δομή καρπού που φέρει βάρος, και το Acanthostega, το οποίο είχε οκτώ ψηφία σε κάθε πόδι. Αυτά τα πρώιμα είδη θα ήταν ως επί το πλείστον υδρόβια και χρησιμοποιούσαν τα άκρα τους για να πλοηγούνται μέσα σε βάλτους αντί να κάνουν εκτεταμένα ταξίδια στη γη.
Μεταξύ 380 και 360 εκατομμυρίων ετών, είναι μια περίοδος που ονομάζεται «Το χάσμα του Ρόμερ», κατά την οποία έχουν βρεθεί ελάχιστα απολιθώματα τετραπόδων, ρίχνοντας ένα σύννεφο μυστηρίου στην εξέλιξη των πρώτων αμφιβίων από τα πρώιμα βασικά τετράποδα. Πριν από το κενό, δεν βρέθηκαν απολιθώματα και το πρώτο γνωστό απολίθωμα αμφιβίων εμφανίζεται λίγο μετά το χάσμα. Μετά το χάσμα, ο κόσμος βρισκόταν στην περίοδο του ανθρακοφόρου, όπου η στάθμη της θάλασσας ήταν υψηλή και οι ακτές καλύπτονταν από πλημμυρισμένα δάση και βάλτους.
Τα πρώτα αμφίβια ήταν τεννοσπόνδυλοι, μακρυκέφαλα ζώα με εκτεταμένο βάδισμα και ξεχωριστή εμφάνιση. Αυτά ήταν τα πρώτα πραγματικά χερσαία τετράποδα και θα είχαν φάει ανόητα καταναλώνοντας έντομα που δεν είχαν εξειδικευμένες προσαρμογές για την άμυνα ενάντια στα μεγάλα σπονδυλωτά αρπακτικά. Οι πρώιμες τεννοσπόνδυλες είχαν το μέγεθος μεγάλου ψαριού, που κυμαίνονταν από περίπου 1.6 έως 5 πόδια (0.5 έως 1.5 μέτρα) σε μήκος. Οι πρώτοι είχαν αδύνατα πόδια και πιθανότατα δεν μπορούσαν να κινηθούν πολύ γρήγορα.
Καθ’ όλη τη διάρκεια της ανθρακοφόρου περιόδου, τα temnospondyls μεγάλωσαν σε μέγεθος και ποικιλομορφία μέχρι που κατέλαβαν πολλές από τις αρπακτικές και φυτοφάγα κόγχες που εκμεταλλεύονται τα χερσαία ζώα σήμερα. Μέχρι τον ύστερο Πέρμιο, μερικοί έφτασαν ακόμη και τα 30 μέτρα σε μήκος και έμοιαζαν με κροκόδειλους. Αυτό το ζώο, το Prionosuchus είναι το μεγαλύτερο γνωστό αμφίβιο. Στο Καρβονοφόρο, οι τεννοσπονδύλες ενώθηκαν με τις ποικίλες αλλά λιγότερο πολυάριθμες λεποπονδύλες. Τα λισαμφίβια, η ομάδα που περιλαμβάνει όλα τα σύγχρονα αμφίβια και τους κοινούς προγόνους τους, εμφανίστηκαν πριν από περίπου 9 εκατομμύρια χρόνια.