Za najstarsze znane ryby kostnoszkieletowe uważane są †Lophosteus i †Andreolepis oraz †Guiyu, żyjące w późnym sylurze. Guiyu z okresu około 419 mln lat temu należała już do mięśniopłetwych, co dowodzi, że linia rodowa kostnoszkieletowych rozeszła się na mięśniopłetwe i promieniopłetwe nie później niż 419 mln lat temu.
Cechy charakterystyczne Większa część szkieletu wewnętrznego tych ryb jest w różnym stopniu skostniała (utwory kostne lub zupełne skostnienia elementów szkieletu), co odróżnia je od ryb chrzęstnoszkieletowych, stanowiących odrębną gromadę. Stanowiąca szkielet osiowy struna grzbietowa zachowuje się przez całe życie jedynie u najbardziej prymitywnych form.
thumb|Guiyu oneiros – rekonstrukcja Ciało pokryte jest cienkimi, elastycznymi łuskami ganoidalnymi lub tarczami kostnymi, albo jest nagie. Łuski są częściowo okryte skórą wydzielającą śluz.