(da 600 milioni a 320 milioni d'anni fa)

Anfibi Stegocefali (370 milioni d'anni fa)

Verso la fine del Devoniano ed agli inizi del Carbonifero, circa 370 milioni d'anni fa, da un gruppo di Pesci che viveva sia in acque dolci sia in acque salmastre, detto Stegocefali o Labirintodonti derivarono gli Anfibi: i primi colonizzatori della terraferma.

Morfologicamente gli Stegocefali ricordavano i Coccodrilli. Avevano il cranio ricoperto da una solida piastra ossea, da cui il nome Stegocefali e la dentina che, ricoprendo i denti sia della mandibola, sia della mascella, entrava nei denti, formando un labirinto di pieghe, da cui il nome Labirintodonti.

I primi Anfibi di cui si ha notizie, per i ritrovati della Groenlandia risalenti al tardo Devoniano, furono gli Ichtostegali, animali dotati di 4 piedi (da cui il nome Tetrapodi) in grado di muoversi sulla terraferma. .

Più evoluto dell'Ichtostega era il Seymouria, una specie di tozzo Coccodrillo da cui si ritiene abbiano avuto origine tutti i Rettili o, addirittura, secondo alcuni studiosi, da considerarsi il primo rettile.

Gli Anfibi svilupparono sacche polmonari le quali, seppur per brevi periodi, permettevano loro di respirare anche fuori dall'acqua.

Per facilitare gli spostamenti sulla terra, le pinne si trasformarono in zampe e le primitive sacche polmonari, divennero sempre più efficienti decretando il passaggio dall'ambiente acquatico a quello di confine con la terraferma.

Uno dei primi protagonisti dell'esplorazione della terraferma fu l'Ichthyostega, un Anfibio di circa 1 metro di lunghezza, molto diverso dagli Anfibi ancora viventi, Salamandre e Rane: aveva zampe tozze e corte e sulla coda aveva conservato la pinna dorsale. La sua estinzione avvenne senza che da esso abbiano avuto origine discendenti.

Si svilupparono anche altre forme come il Diplocaulo, la cui testa si era sviluppata lateralmente come ha fatto successivamente lo Squalo martello.