Os ancestrais dos anfíbios teriam surgido de peixes com nadadeiras musculosas e uma estrutura óssea semelhante à das pernas dos vertebrados terrestres, que poderiam ser usadas para saltar fora da água, e um pulmão primitivo, além de brânquias, que lhes permitiram invadir o ambiente terrestre.

A classe dos placodermos surgiu a partir dos osteíctes. Os placodermos possuíam estruturas ósseas que envolviam a região da cabeça e eram pulmonados, permitindo a estes animais viver longos períodos fora da água.

Os primeiros mamíferos devem ter surgido de um grupo de répteis, os terapsidas. Estes eram pequenos (menores que um rato), alimentavam-se de insetos e tinham hábitos noturnos.

Os répteis diversificaram-se a partir de anfíbios. Entre as principais adaptações estão os pulmões com dobras que aumentavam a superfície com o oxigênio, a pele com cobertura impermeável que evita a desidratação, além da fecundação interna e o ovo provido de casca, o qual fornece proteção, suporte e alimento ao embrião.

Entre os condrictes, a bexiga natatória surgiu como uma importante adaptação que ajuda na flutuação, além das nadadeiras raiadas, que permitiram mudanças bruscas de direção na coluna da água.