总鳍鱼目(Crosopterygii)，此目与肺鱼目同时出现于中泥盆世，繁盛于泥盆纪中、晚期。少数属种经过中生代残存。其特征是肉质偶鳍粗强，鳍内的基鳍骨有与后期陆生脊椎动物同源的肱骨、挠骨和尺骨；早期总鳍鱼的牙齿横切层釉质层强烈褶曲，形成迷宫似的图案，称迷齿型牙齿。这些特征在早期两栖类中都存在，说明总鳍鱼类是两栖类的祖先。

最早的总鳍鱼类是中泥盆世的Osteolepis Valenciennes et Pentland，其特征是体呈纺锤形；表面歪形尾，有尾上叶；齿鳞菱形；头骨排列方式与早期两栖类相似。

在早泥盆世骨鳞鱼的基础上，总鳍鱼向两支演化，即扇鳍鱼类(骨鳞鱼即属此)和空棘鱼类。前者为淡水鱼类，经晚泥盆世的Eusthenopteron(真掌鳍鱼)向两栖类方向发展；后者为海生特化的一支。

空棘鱼类起源于泥盆纪，中生代时特化。过去认为这类鱼在白垩纪以后即绝灭了。1938年在东非海岸捕到活的空棘鱼——Latimeria(拉蒂迈鱼)，长1.5m，方知此类并未绝灭，拉蒂迈鱼是很好的活化石。已找到它们的群居地——科摩罗群岛的深水区，生活环境可能比以前有了变化。我国广西凤山早三叠世的海相层中发现空棘鱼类的尾部化石，名为Sinocoelacanthus(中华空棘鱼)。

Eusthenopteron Whiteanes(真掌鳍鱼)的形态特征和它的时代可以看做是两栖类的直接鱼类祖先。它的头骨模式和偶鳍结构相似早期两栖类，脊椎具有进步性特点，有间椎体和侧椎体的雏形，尾是对称尾，脊椎一直向后伸贯到尾尖。这些特征都表明从Eusthenopteron到陆生脊椎动物确实只差短短的一步。