被人類所漠視的兩棲動物曾經有過輝煌時代——由水上陸，是脊椎動物進化史上的一次巨大飛躍。
兩棲類的起源要追溯到距今3.7億～3.5億年前的泥盆紀晚期。那時，陸上的氣候變得乾燥，河流與湖泊周期性地變成汙濁的池塘和廣闊的泥灘。同時，海平面下降，使得一些魚類只能生活在留存的水塘或潮溼的岸邊。
魚類遇到了強大的選擇壓力。它們只有兩種結局：一種是死掉，另一種是想方設法到其他有水的池塘裡去。因此，由於逐漸適應和相對快速的一系列進化改變，具有氣呼吸與肉鰭的魚越來越適應陸地生活。
「從前學術界曾認為，這種自然環境突變、選擇壓力增加使魚類身體出現新特徵，是它們變成兩棲類的根本原因。」中科院古脊椎動物與古人類研究所副研究員、中國古動物館館長王原在接受《科學時報》採訪時說，「但上世紀90年代中期，英國的研究成果提出了另一種新的假說，即最早的兩棲類的後肢主要功能是撥水，而並不是此前認為的四肢在陸地上走，體現出一種四肢功能上的預適應特徵。」
無論如何，某些總鰭魚類進化成了第一個類群的兩棲動物。
兩棲動物時代
進入石炭紀後，兩棲動物迅速分化，並在古生代的最後兩個紀——石炭紀和二疊紀達到極盛，這個時代也因此被稱為兩棲動物時代。
這個時期的兩棲動物多種多樣，適應不同的生存環境，有些相當適應陸地生活，有些則又回到了水中。與現在的兩棲動物不同，這些早期的兩棲動物身上多具有鱗甲。
古生代結束後，大多數原始兩棲動物滅絕，只有少數延續下來，而新型的兩棲動物則剛剛開始出現。離片椎目是兩棲動物的主幹類型，在石炭紀和二疊紀時遍布世界各地；而在古生代結束時，離片椎目的一些成員仍然繁盛了一段時間，是原始兩棲動物中唯一延續到中生代的代表，有些甚至到中生代後期才滅絕，這些中生代的兩棲類分布廣泛、體型巨大，如三疊紀的乳齒螈，頭骨長度就超過1米，主要生活在水中。
進入中生代後，現代類型的兩棲動物開始出現。它們體表光滑而沒有鱗甲，皮膚裸露而溼潤，布滿黏液腺，故被稱為滑體兩棲類。這種皮膚可以起到輔助呼吸的作用，有些兩棲動物甚至沒有肺而只靠皮膚呼吸。
最新成果
2006年的兩棲動物明星是「中華胖螈」，它的發現曾引起公眾極大興趣。這是一種迄今為止世界上身材最短的蠑螈類化石，軀體脊椎(薦前椎)只有14枚。這種動物生活在距今1億多年前的中生代，產地位於現在我國的遼寧凌源地區，王原將其命名為中華胖螈。
蠑螈類屬於兩棲綱有尾目，正好與蛙類的無尾目相對應。蠑螈類的生活習性與生理構造與蛙類大同小異。王原稱，胖螈目前只發現這一件正型標本，所以十分珍貴。
在介紹兩棲動物的最新研究成果時，王原認為主要有兩大方面：一個體現在我國最早四足動物的研究上，即以晚泥盆世(距今約3.6億年前)潘氏中國螈為代表的我國魚石螈類四足動物的發現，這為四足動物的起源、早期演化和古地理分布提供了新的化石證據。
另一個則是我國中生代滑體兩棲動物的研究成果，主要是與熱河生物群相關的蛙類和蠑螈類，包括三燕麗蟾、北票中蟾、東方塘螈、奇異熱河螈、中華胖螈等新型中生代滑體兩棲類物種的發現和研究，為無尾類和有尾類相關門類的起源、早期演化以及系統發育關係的闡明提供了重要的實證。
待解之謎
作為第一批登陸的脊椎動物，兩棲動物有著最長的發展歷史，雖然國內外有許多兩棲動物專家致力於相關研究，但關於兩棲動物起源和演化的歷史，現在仍然不很明確。
最早的兩棲動物是出現於古生代泥盆紀晚期的魚石螈和棘魚石螈，它們擁有較多魚類的特徵，如尚保留有尾鰭，並且未能很好地適應陸地生活。魚石螈和棘魚石螈代表魚類和兩棲動物之間的過渡類型，但是新近的研究表明，它們只是兩棲動物早期進化的一個旁支，不是其他兩棲動物的祖先類型，真正最原始的兩棲動物尚待發現。
兩棲動物的祖先是肉鰭魚類，但到底起源於哪類肉鰭魚尚不明確。過去一般認為以泥盆紀的真掌鰭魚為代表的總鰭魚中的扇骨魚類是兩棲動物比較理想的祖先，但是新近的研究否認了這種說法，因此，兩棲動物的祖先到底是肉鰭魚類中的扇骨魚類、空棘魚類還是肺魚類，尚待最新的研究發現。
在石炭紀和二疊紀還曾經生存著一類牙齒沒有迷路構造的原始兩棲動物，被歸為殼椎亞綱。殼椎類多體型較小，非常特化，其中包括一些相貌奇特的成員，如二疊紀的笠頭螈有著獨特的三角形的頭。古生代結束時，殼椎類是全部滅絕，還是部分種類演化為現代兩棲類，目前還有較多爭論。
「上述幾條只是兩棲動物'謎語』中的一小部分，從總體來看，隨著新的化石證據不斷出現，有關兩棲類演化的奧秘將會一一得到解答。」王原說。