晚古生代是脊椎动物发展的时代,也是地质历史上重要的成煤期。

鱼类是一种较低等而种类繁多的水生脊椎动物,在晚古生代大量繁衍。两栖动物是从水生过渡到陆生的脊椎动物,具有水生脊椎动物与陆生脊椎动物的双重特性。它们既保留了水生祖先的一些特征,如生殖和发育仍在水中进行,用鳃呼吸等;同时幼体变态发育为成体时,获得了陆地脊椎动物的许多特征,如用肺呼吸,具有五趾型四肢等。

脊椎动物出现在5亿年前的寒武纪早期，作为“寒武纪大爆发”的一部分。