由原始鱼到现代鱼的进化：按说每一种动物都有 它的祖先。鱼类的祖先是
文昌鱼，从狭意的角度上可以这么说。但是我们也可以饶有趣味地这么说：动物的进化是从无脊椎动物到脊椎动物，而脊椎动物中的进化依次排列为文昌鱼——鱼类——
两栖类——
爬行类——
哺乳类——人类。
鱼的起源很早，在世界上还没有人类的时候，鱼类就生活在海洋里了。虽然在数亿年的演化过程中有一些古老的种类已经灭绝，但另有其它新兴的种类继之产生。据文献记载，鱼最初发现于据今四亿年的
奥陶纪地层，但所得到的那时鱼类的化石是不完整的，一直到了志留纪晚期，才完整地获取了关于化石及早期脊椎动物关系的概念。泥盆纪时，各种古今鱼
均已出现。泥盆纪时代既可谓是鱼的初生年代，也是鱼的极盛时代，当时，由于其它的脊椎动物还不多，所以有人把
泥盆纪称为“鱼的时代”。到了新生代，各群鱼类十分繁多，成为脊椎动物中最大的类群，为鱼类的发展史中的全盛时代。
从泥盆纪所取得的化石分析，古代鱼类可分为四大类：
无颌类、盾皮类、
软骨鱼类、及
硬骨鱼类。无颌类动物在
志留纪及泥盆纪中最多，被公认为最早的脊椎动物，化石的无颌类的身体几乎被厚硬骨板及硬的东西包被，故称为
甲胄鱼类。
盾皮鱼类是最早的
有颌类，它们泥盆纪时盛极一时，但到了末期则大部分绝灭。有人认为软骨鱼类及硬骨鱼类是由盾皮类沿两个方向演变而来，但至今仍无证据证实。软骨鱼类被认为是最“原始”的鱼类，但一般认为软骨鱼类与硬骨鱼类是两支平行发展的分支。最早的硬骨鱼类是
古鳕类，再由此演变现存的绝大多数的
硬骨鱼类。
硬骨鱼类中的内鼻孔鱼类的典型原始类型代表是
双鳍鱼与和
骨鳞鱼，后者是最早的泥盆纪的
总鳍鱼类。而总鳍鱼类又被认为是最早的两栖类的直接祖先。
1938年12月22日，有人在
非洲东南沿岸捕到一条大鱼，其身长1.5米，重58公斤，后经专家研究与确认，认为这条鱼应属总鳍目的一个新的科，至此，人们终于把已绝迹的鱼找了回来，后来此鱼被命名为
拉蒂迈鱼（即
矛尾鱼）。矛尾鱼这种
活化石的出现给了我们很大的启示。大家都知道，人类是经过漫长的历程进化而来的；鱼类上陆进化为两栖类，然后完全脱离水域进化为陆地是的爬行类和哺乳类，最后才进化为人类。具体地说，总鳍鱼类分为两支，其中一支（
骨鳞鱼类）脱离了水域。逐步进化为人；另一支比较保守（
空棘鱼类），始终没有离开水。如今的矛尾鱼类就是后者的后代。矛尾鱼这种活化石为我们提供许多无法从化石材料中获取的情况。
现存的最低等脊索动物，如
海鞘、
文昌鱼等，由于体内还没有坚硬的骨骼，至今还没有发现它们的化石祖先。因此，关于
脊索动物的起源，只能用
比较解剖学和
胚胎学的证据来进行推测。
脊椎动物的进化可以分为三个大阶段：第一阶段是在水中的进化，也就是鱼类（
软骨鱼和
硬骨鱼）的进化；第二阶段是从水中到陆地上的进化，即两栖类和爬行类的进化；第三阶段是由爬行类进化出来的两支高等
脊椎动物，
鸟类和
兽类的进化。
在形形色色的
无脊椎动物中，哪一门类是
脊索动物的祖先呢？近一百余年，许多动物学工作者提出了种种的
其一是环节动物论（annelid theory），认为脊索动物起源于
环节动物，指出这两类动物都是
两侧对称和分节的，都有分节的
排泄器官和发达的
体腔，都是密闭式的
循环系统。如果把一个环节动物的背腹倒置，则
腹神经索就变得和脊索动物的
背神经管位置一样了；心脏的位置和血流的方向也就同于脊索动物。但是，这样背腹倒置的论点也是不能自圆其说的。例如，这样口就变得在背侧，脑就在腹侧，和
脊索动物也并不一样，而且脊索、
鳃裂以及
胚胎发育等方面的差异，都无法解释。因此，这一假说已被遗弃。
其二是棘皮动物论（echinoderm theory），认为脊索动物起源于
棘皮动物。这是基于胚胎发育的研究。棘皮动物在
胚胎发育过程中属于
后口动物（deuterostomia），同时以
体腔囊法形成体腔，和一般无脊椎动物不同，但却和脊索动物相似。另外，棘皮动物的幼体——
短腕幼虫（Auricularia），和
半索动物的幼体——
柱头幼虫（Tornaria），在
形态结构上非常近似。半索动物在
动物界的地位是处于无脊椎动物与脊索动物之间的过渡地位。
生物化学方面的研究也证明棘皮动物和半索动物有较近的
亲缘关系。这两类动物的肌肉中都同时含有肌酸和
精氨酸，一方面表明这两类动物亲缘关系较近，另一方面也表明这两类动物是处于无
脊椎动物（仅有精氨酸）和脊索动物（仅具
肌酸）之间的过渡地位。基于上述原因，持棘皮动物论者认为
棘皮动物和脊索动物来自共同的祖先。
原始有头类以后向两个方向发展：一支进化成比较原始、没有上
下颌的
无颌类（
甲胄鱼和
圆口类）；另一支进化成具有上下颌的
有颌类，即
鱼类的祖先。