鱼化石是保存下来的脊索动物门鱼纲的化石。所知最早的鱼化石是在奥陶纪岩石中发现的，似乎是最老的脊椎动物。原始无颚的鱼与现在还生存着的七鳃鳗和八目鳗有联系。它的头及前段被一个骨质的覆盖物保护着，有的是被长有保护性鳞片的复杂的覆盖物保护着。无颚的种属无能力咀嚼，显然是以食泥为生。这种无颚鱼出现于中奥陶纪，在志留纪数目增加，在泥盆纪末灭绝。

　　稍微更高级的盾皮类（Placoderms）也是有甲的，而且还有颚。其中的节甲类（Arthrodires），有鲨鱼那样大，有甲、强有力的颚和有节的脖子，长达9米。节甲类出现于晚志留纪，在泥盆纪处于优势地位，灭绝于二迭纪。

　　鲨鱼、魟鱼和其它有软骨骼架的鱼到泥盆纪才出现。从那时以来，这些鱼数量一直就很多。真正多骨的鱼出现在同一时期，包括鲑鱼类、河鲈、鳗鱼、海马、肺鱼。多骨鱼是鱼类中发展最高级的、而且也是鱼类中最丰富的。多骨鱼具有一个内部的多骨骼架，发育很好的颚、鳔和具有特征的覆盖在外的迭置鳞片。多骨鱼包括总鳍类。总鳍类这种比较原始的类群在泥盆纪数量非常多，被认为是用肺呼吸的两栖类的祖先。以前人们认为这种不寻常的鱼在白垩纪末（约7000万年前）就已灭绝了。后来在1938年，在南非东南海岸一条拖网渔船的挖泥机挖出一条总鳍鱼（空棘鱼）。后来，又有几条空棘鱼——均属矛尾鱼属，被捕获。这些捕捞到的总鳍鱼类对于以前只是从化石来认识的这一类群，提供了极有价值的情况。多骨鱼的化石从中泥盆纪直到全新世的地层中都有分布。