Amfibienii au apărut pentru prima dată pe Pământ în timpul perioadei devonice, care a fost acum mai mult de 400 de milioane de ani. În timp ce această perioadă este cea mai faimoasă pentru producerea unui abundent de pește, pești și amfibieni. În timpul perioadei Carboniferous, amfibienii au înflorit.
O fosilă găsită în arcul canadian în 2004 a arătat că există creaturi care aveau vertebre, precum și aripioare, care le permiteau să se miște prin apă. Fosilul a inclus și un bot pentru respirație folosind aer, precum și coaste și un gât. În acest timp, amfibienii și-au petrecut cea mai mare parte a timpului în apă, dar au prezentat plămâni și piele simple care le-au permis să respire pe uscat.
În timpul perioadei Carbonifer de acum 299 până la 360 de milioane de ani, amfibienii au evoluat semnificativ. Pe măsură ce terenul a devenit mai arid, a existat necesitatea de a utiliza ouă amniotice pentru producție, cauzând amfibieni să evolueze într-o formă mai adecvată pământului. În acest timp, amfibienii au evoluat pentru a avea structuri mai puternice, capete mari plate și membre scurte. Cranii lor au devenit mai adânci, iar trupurile lor erau înclinate, ceea ce le permitea să se miște ușor. În acest moment au existat primele exemple de crocodili, șopârle și șerpi, precum și semnele timpurii ale sinapsidelor.
