Szacunkowe daty pochodzą z publikacji Near et al., 2012.

Relacje wewnętrzne Filogeneza doskonałokostnych stanowi przedmiot długiej debaty, która nie doprowadziła do konsensusu co do filogenezy i czasu wyłonienia się głównych grup aż do zastosowania współczesnej analizy kladystycznej bazującej na badaniach DNA. Near et al. (2012) zbadali filogenezę i czas rozdziału wszystkich ważniejszych linii, analizując sekwencje DNA 9 niezwiązanych ze sobą genów u 232 gatunków. Otrzymano wiarygodne wyniki z mocnym wsparciem węzłów, wobec czego wzór rozgałęziania się jest prawdopodobnie poprawny. Skalibrowano również czas rozgałęzień poprzez odniesienie go do zapisu kopalnego. Doskonałokostne podzieliły się na główne klady w następujący sposób, za Near et al.:

Trendy ewolucyjne thumb|upright|Aspidorynch (Aspidorhynchus acutirostris), wczesny doskonałokostny lub ich bliski krewny z jury środkowej Kilka wczesnych grup, obecnie wymarłych, wyodrębniło się z ich nowopłetwych przodków jeszcze przed powstaniem doskonałokostnych (w rozumieniu Müllera). Zaliczają się doń Pachycormiformes i Aspidorhynchiformes z mezozoiku. Były to ryby o wydłużonych ciałach. Niektóre z nich odfiltrowywały pokarm, inne spożywały większą zdobycz.