在泥盆纪的时候，最早的肉鳍鱼类出现了，并分化成肺鱼类（目）和总鳍鱼类（目）两大类。
与辐鳍鱼类不同的是，早期的肉鳍鱼类在歪型尾上有一个位于体轴之上的索上叶。它们的鳍有中轴骨骼和在中轴骨骼两侧向外呈辐射排列的较小的骨头，然后再在这些骨头的末端长有骨质的鳍条。这样的鳍叫做原鳍。原始的辐鳍鱼类只有一个背鳍；早期的肉鳍鱼类却有两个背鳍。原始的肉鳍鱼类的鳞片是齿鳞型，在鳞片基部骨质之上有厚层的齿鳞质；而原始的辐鳍鱼类的鳞片的齿鳞质很有限，却有厚层的釉质层覆盖在表面。
在鱼类自身进化的道路上，肉鳍鱼类可以说是进化的一个旁支，可是从整个脊椎动物的进化来说，肉鳍鱼类却是一个举足轻重的类群，因为后来出现的四足类脊椎动物，就是从肉鳍鱼类中进化出来的。