主要包括“鱼石螈类”（ichthyostegalians）、“离片椎类”（temnospondyls）和壳椎类（lepospondyls）。由“离片椎类”演化出滑体两栖类（lissamphibians）和爬行型类（Reptiliomorpha）。爬行型类中的石炭蜥类演化出现代的羊膜动物。“古代”两栖动物的头骨宽扁，头部骨骼比鱼类简化，但仍保留有上颞骨、间颞骨和后顶骨。眼眶靠后，吻部相应加长。鳃盖骨系统消失。头骨后端出现了一对两栖动物所特有的耳凹。自两栖动物开始，脊椎动物中出现了中耳。鱼类里起悬挂作用的舌颌骨变成了耳柱骨（镫骨），成为中耳里第一块听骨。双枕髁。牙齿具迷路构造。由于陆地呼吸，除肺以外，口腔内出现了一对内鼻孔。脊柱开始分化：头骨后出现了一个颈椎，使肩带开始与头骨脱离；后部分化出一个荐椎，使腰带固着在脊柱上。肩带中出现了间锁骨和胸骨的成分。脊椎形态多样化。

世界上最早的“古代”两栖类出现于晚泥盆世早期，代表属种有埃尔金螈（Elginerpeton）、奥氏螈（Obruchevichthys）等；到了泥盆纪末的法门期，早期四足动物已经遍布当时的各个主要陆块，最著名的代表是鱼石螈（Ichthyostega）和棘石螈（Acanthostega）。到了石炭二叠时期“古代”两栖类极度繁盛起来，那段时期也因此被称为“两栖动物时代”。“古代”两栖类的记录一直延续到早白垩世。

中国“古代”两栖类的记录并不完善。宁夏中宁上泥盆统非海相地层中发现的中国螈（Sinostega）是亚洲已知的唯一一种鱼石螈类。而后直到中二叠世（大约2.6亿年前），两栖动物才再次出现在新疆、甘肃、河南等地，属种包括乌鲁木齐鲵（Urumqia）、似卡玛螈（Anakamacops）等。进入三叠纪后半水生两栖动物在山西、新疆、湖北等地出现，包括保存较为完整的远安鲵属（Yuanansuchus）。中国较晚的“古代”两栖类记录有四川中侏罗统下沙溪庙组的扁头中国短头鲵（Sinobrachyops placenticephalus）、新疆准噶尔盆地南部中-上侏罗统中发现的沙漠戈壁短头鲵（Gobiops desertus）。

滑体两栖类包括现代的无尾类（anurans，蛙类）、有尾类（caudates，蝾螈类）、无足类（caecilians，蚓螈类）以及已经灭绝的阿尔班螈类（albanerpetontids）。现代的滑体两栖类十分繁盛，总的属种数目已经超过了6000种。

无尾类的祖先类型原无尾类（proanurans）早三叠世时出现在非洲和欧洲。其后间隔了5000万年，直到侏罗纪才在美洲出现真正的无尾类。进入白垩纪后无尾类开始繁盛起来，至新生代无尾类的主要类群都已经出现，显示较高的分异度。最早的有尾类出现得比最早的无尾类晚得多，它们发现于英国和中亚的中侏罗统，其后就迅速繁盛起来了，其中中国中晚侏罗世的燕辽生物群中，有尾类丰度和分异度都很大。由于无足类掘穴的生活习性，无足类的化石记录非常稀少。已找到的最早的无足类始蚓螈（Eocaecilia）来自北美的早侏罗世。阿尔班螈类的最早代表出现于中侏罗世，存活了相当长的一段时间，直到250万年前的上新世才灭绝。阿尔班螈体形与蝾螈类似，但具有一些独特的形态特征，如牙齿具有三尖且牙冠侧扁呈凿状。阿尔班螈类化石仅发现4属，有阿尔班螈（Albanerpeton）、凿螈（Celtedens）以及近期报道的白螈（Shirerpeton）和夜叉螈（Yaksha）等。对保存较为完整的凿螈化石的研究显示它可能营穴居生活。但保存在琥珀中的夜叉螈长着与变色龙相似的舌头，指示其可能生活在树上，用舌头捕食猎物。阿尔班螈类与其他三大类滑体两栖动物的关系还不清楚。

中国滑体两栖动物演化的一个重要阶段是晚侏罗世至早白垩世。当时在中国就已经出现了现代两栖动物的代表：无尾类和有尾类。在中国辽西和东北地区的下白垩统地层中产出了多件无尾类化石材料，属种包括辽蟾（Liaobatrachus）、格尼蟾（Genibatrachus）等。有尾类出现得比无尾类早，且丰度和分异度都远高于无尾类，化石属种包括中∕晚侏罗世的热河螈（Jeholotriton）、初螈（Chunerpeton）等，以及早白垩世的辽西螈（Liaoxitriton）、塘螈（Laccotriton）等。中国的新生代两栖类化石种类少，主要记录来自中新世之后，其中最典型的是山东山旺动物群中的无尾类和有尾类成员，包括玄武蛙（Rana basaltica）、中新原螈（Procynops miocenicus）、山东蟾蜍（Bufo shandongensis）、临朐大锄足蟾（Macropelobates linquensis）等。中国已发现的材料中缺少无足类化石。