W wyniku wykształcenia szczęk, które powstały z pierwszego łuku skrzelowego w ordowiku pojawiły się żuchwowce, a stały się one powszechne w dewonie (okres często zwany erą ryb). Dwie grupy ryb kostnoszkieletowych: promieniopłetwe i mięśniopłetwe stały się dominującymi gromadami w tamtym okresie. Również w dewonie nastąpiło wymieranie większości grup bezżuchwowców, z wyjątkiem minogów oraz śluzawic, które przetrwały do dziś. Około 370 mln lat temu pojawiły się pierwsze kręgowce lądowe w dewonie, i były to pierwsze prymitywne płazy – labiryntodonty. Pod koniec syluru w morzach dominowały ryby pancerne, które również wymarły w dewonie.
Pierwsze owodniowce – gady powstały w karbonie, dzięki wykształceniu błon płodowych uniezależniły swój rozród od środowiska wodnego. Dwie gromady gadów anapsydy oraz synapsydy były dominującą grupą zwierząt lądowych pod koniec ery paleozoicznej, diapsydy stały się dominującą grupą w mezozoiku. Ptaki pojawiły się około 150 mln lat temu i wywodzą się z teropodów. W permie rozwinęła się grupa terapsydów (rząd synapsydów), która dała początek ssakom.