Dvoživke so razred živali, ki vključuje sodobne žabe, krastače, salamandre, tritone in cecilije. Prvič so se razvili iz rib z režnjami plavuti in primitivnih tetrapodov pred približno 340 milijoni let. Včasih je ta datum napačno naveden kot pred 400 ali 380 milijoni let, vendar fosilov iz teh obdobij niso odkrili.
Pred približno 380 milijoni let, v obdobju devona, so nekatere ribe začele razvijati noge in prste. Ti zgodnji “tetrapodomorfi” niso imeli značilnosti, ki opredeljujejo dvoživke, zato so razvrščene kot bazalni tetrapodi. Pred desetletji so bili razvrščeni med dvoživke, čeprav so taksonomi spremenili svoj pogled na to zadevo. Zato je izvor tega razreda včasih napačno naveden kot pred 380 milijoni let.
Nekateri najzgodnejši tetrapodi vključujejo Tiktaalik, med najzgodnejšimi s strukturo zapestja, ki je nosila težo, in Acanthostega, ki je imela osem števk na vsaki nogi. Te zgodnje vrste bi bile večinoma vodne in so uporabljale svoje okončine za krmarjenje po močvirjih, ne pa za obsežna potovanja po kopnem.
Pred 380 in 360 milijoni let je obdobje, imenovano »Romerjeva vrzel«, v katerem so našli komaj kaj fosilov tetrapodov, kar odvrže oblak skrivnosti na razvoj prvih dvoživk iz zgodnjih bazalnih tetrapodov. Pred vrzeljo niso našli fosilov, prvi znani fosil dvoživk pa se pojavi kmalu po vrzeli. Po prepadu je bil svet v obdobju karbona, kjer je bila gladina morja visoka, obale pa pokrite s poplavljenimi gozdovi in močvirji.
Prve dvoživke so bile temnospondile, dolgoglave živali z raztegnjeno hojo in značilnim videzom. To so bili prvi resnično kopenski tetrapodi in bi se neumno pojedli z uživanjem žuželk, ki niso imele specializiranih prilagoditev za obrambo pred velikimi plenilci vretenčarjev. Zgodnji temnospondili so bili velikosti velikih rib, dolgi so bili od približno 1.6 do 5 čevljev (0.5 do 1.5 metra). Najzgodnejši so imeli trde noge in se verjetno niso mogli premikati zelo hitro.
V obdobju karbona so temnospondili rasli po velikosti in raznolikosti, dokler niso zasedli številnih plenilskih in rastlinojedih niš, ki jih kopenske živali izkoriščajo danes. Do poznega perma so nekateri zrasli celo do 30 čevljev (9 m) v dolžino in so bili podobni krokodilom. Ta žival, Prionosuchus, je največja znana dvoživka. V karbonu so se temnospondilom pridružili še raznoliki, a manj številni lepospondili. Lissamphibians, skupina, ki vključuje vse sodobne dvoživke in njihove skupne prednike, se je pojavila pred približno 300 milijoni let.