Od ryb kostnoszkieletowych odróżnia je przede wszystkim budowa szkieletu, łusek i zębów.
Ślady kopalne Najstarsze ślady kopalne chrzęstnoszkieletowych są bardzo ubogie – ograniczają się do łusek pochodzących z terenów obecnej Ameryki Północnej z okresu ok. 455 mln lat temu i nie przez wszystkich paleontologów są akceptowane, ponieważ znacznie różnią się od łusek współczesnych rekinów. Paleontolodzy są zgodni co do tego, że chrzęstnoszkieletowe pojawiły się na początku syluru. Najstarszy znany rodzaj nazwano Elegestolepis. Najstarsze znalezione zęby rekina (z rodzaju Leonodus) pochodzą z okresu ok. 400 mln lat temu.
Główne dwa kierunki rozwojowe chrzęstnoszkieletowych to sprawnie pływające rekiny o wydłużonym ciele oraz prowadzące przydenny tryb życia płaszczki o charakterystycznym dyskoidalnym kształcie ciała. Odrębną gałąź stanowią chimery. Ryby chrzęstnoszkieletowezrosłogłowechimery200px spodousterekiny200px płaszczki100px
W oceanach żyją też ryby, które zachowały cechy pośrednie pomiędzy rekinami a płaszczkami. Należą do nich piłonosy, ryby piły oraz ryby przypominające kształtem gitarę (z ang.