在鱼类演化到爬行动物的过程中，其克服了运动、呼吸以及生殖方式等多方面的挑战。肉鳍鱼类为鱼类运动和呼吸方面的演化提供了证据。肺鱼它们的鱼鳔内壁上有许多用来扩大呼吸面积的泡状囊，这与陆生动物的肺非常相似，在干旱缺水时，肺鱼可以借助它们的鳔进行呼吸，这种可以呼吸的器官最终很有可能演化为真正的肺。这两类鱼看起来都和我们人类的关系密切，那么谁才是与我们人类亲缘关系最近的现生鱼类呢？化石证据和分子生物学的证据表明，相比于拉蒂曼鱼，肺鱼是包括人类在内的四足动物现存最亲的“兄弟”。

科学家在野生环境中发现空棘鱼有一些奇怪的现象，例如在成年个体附近很少发现幼体，也没有发现这些幼体会和父母生活在一起，这些父母似乎并不关心它们的后代。另外空棘鱼的妊娠期也令人印象深刻，它们从怀孕到产出幼体需要漫长的三年。

科学家最近对两条怀孕的空棘鱼进行了研究，给这些谜题提供了一些线索。一条雌性空棘鱼体中发现23条幼体，另一条中发现26条，每个幼体体重大约500g，体长大约是成年个体的1/3，所以这些幼体出生时体型很大。因此推测以这种超大体形出生可能会使幼体们更难被捕捉或者被吃掉，帮助它们更快的逃到更深的水中。这也解释了为什么雌性要经历如此长的妊娠期，因为在她体内的幼体可以长的较大以此来增加它们逃离被父母吃掉的几率。

最早的肉鳍鱼发现于中国晚志留纪的地层中，不久就演化出四大类，空棘鱼类、爪齿鱼类、肺鱼型类和四足型类。在整个泥盆纪中这些肉鳍鱼十分繁盛，种类之多远远超过了现生鱼类—辐鳍鱼。在泥盆纪的淡水水域中，往往都是可怕的肉鳍鱼潜伏在其中，并且是顶级的捕食者。爪齿鱼类就是其中非常特化的类群，它们擅长守株待兔的捕猎方式，下颌前端长着弯曲成爪状獠牙，用以刺穿它们的猎物。进入石炭纪后，爪齿鱼类全部灭绝了，但其他三大类肉鳍鱼都各有后代一直生活到今天。