真骨鱼类共有40余目，归入9个超目，大多为现生代表，保存为化石的种类并不多。

主要化石类群包括：①薄鳞鱼超目，原始的已绝灭的化石鱼类。三叠纪仅发现过类似薄鳞鱼类的鳞片和碎片，化石主要出现于晚侏罗世至晚白垩世。薄鳞鱼的鱼体中等大小，体侧扁，上颌骨弯曲，2块辅上颌骨、下颌突伸，齿骨冠状突高，口缘有细齿，背鳍与腹鳍位置相对，臀鳍基短。产自欧洲、北美、非洲等地的侏罗纪、白垩纪地层。②海鲢超目，化石最早发现于晚侏罗世，但未被描述，大部分化石发现于晚白垩世。海鲢目有两个很不相同的亚目，即海鲢亚目（Elopoidei）和帯亚目（Albuloidei）。前者保留了更多的原始特征，英国、法国、比利时和北非的晚始新世地层中都发现过这类化石。③鲱超目，化石最早发现于晚侏罗世。鱼体中等大小，为习性不同的海生鱼类。体侧扁、通常口端位，大部分鱼的上颌有两块辅上颌骨，齿骨冠状突高，口缘有牙齿，腹部突起，具腹棱鳞和背棱鳞，或仅有腹棱鳞，尾鳍分叉。鲱科出现于早白垩世，至第三纪最盛，艾氏鱼体呈纺锤形，下颌不大突出，口裂不大倾斜，背棱鳞长大于宽，其后缘只有一中央脊齿，产于北美绿河页岩，中国渤海沿岸、湖北等早第三纪地层。④骨鳔超目，最早出现于始新世，中国第三系地层中有极丰富的鲤科化石，咽齿化石更为常见，且广泛分布于全国各地，著名产地有山东山旺中新世地层和山西榆社上新世地层，鲶科的特征与鲤科显著不同，口缘有牙无咽喉齿，最早出现于始新世，通常容易保存为化石的是其胸鳍的棘或背鳍棘，鳍棘边缘具锯齿。中国山东始新世、湖南始新-渐新世，山西、四川、黑龙江更新世地层内均有分布。⑤鳕形目，在第三纪地层中很丰富，但多为鳞片和耳石，最早化石发现在古新世。产自英国早始新世的Rhinocephalus下颌超过上颌、口缘牙齿长，前上颌骨有小的上升突，上颌骨扩大，无辅上颌骨，角舌骨长、细、无孔，匙骨后端有一棘突。躯干和鳍没有保存。⑥棘鳍超目，包括一些形状、习性非常不同的鱼类。生活于咸水或海岸。此类鱼的上颌突伸，前上颌骨有上升突，关节突和侧突及上、下咽鳃骨有牙，大部分鱼的远端角舌骨有一个大孔，头骨上鳃盖上经常有棘刺，胸鳍位置高，大部分鱼的腹鳍都有1个棘和5个分节鳍条。棘鳍类最早发现在白垩纪，如欧洲晚白垩世的古金眼鲷，棘鳍类中大部分鱼类都归入鲈形。最早知道的鲈形目化石产自瑞典晚古新世，但保存很差且不完整，鲈形目化石广泛分布在第三纪，例如洞庭鳜，鱼体小，梭形、口缘由前上颌骨组成，齿骨长，无冠状突，口缘有牙齿，前鳃骨后缘有锯齿，背鳍位置与腹鳍相对，背鳍常分为棘鳍和软鳍两部分，尾鳍分叉。