最早的两栖类动物出现在距今3.55亿年前的泥盆纪晚期。它们刚刚从总鳍鱼类分化出来，在形态构造上跟总鳍鱼类十分相似。进入石炭纪，地球的气候更加湿润，遍地沼泽、湖泊。石松类、楔叶类、真蕨等植物生长繁荣。这样的自然环境很适宜两栖类动物繁衍。从石炭纪至二叠纪合起来，被称为“两栖类动物时代”。
　　 早期两栖类动物遇到的第一个重大问题是呼吸。它们虽然有肺，但还不能用胸部的肌肉带动肺部扩张和收缩。只好靠嘴把空气压进肺。这跟它们的总鳍鱼类祖先用嘴将水压过鳃是一样的。
　　 它们遇到的第二个问题，是如何保持水分不被蒸发。这就迫使它们不能离水太远。因为它们的皮肤太薄，为保持湿润还必须要经常回到溪流或湖泊中。有证据表明某些早期两栖类动物还保留着祖先那样的鳞片。随着进化问题有所解决，有些两栖类动物长出了有鳞片保护的厚皮肤。但总体来讲，它们并不成功。另外，两栖类动物始终没有解决繁衍后代的问题，在进化过程中，它们一直得到水中产卵———卵在陆地上不能发育。它们的幼虫必须在水中生活很长时间，用羽状鳃呼吸。其中很多会被其他动物吃掉———成年的也难逃此厄运。
　　 由于始终没能摆脱对水的依靠，两栖类动物不能算是成功的动物。