Tetrapodi su monofiletska (koja potječe od zajedničkog pretka) skupina kopnenih životinja koja je evoluirala prije otprilike 365 milijuna godina od riba s režnjevima zvanih sarcopterygians. Smatra se da su tetrapodi postepeno evoluirali iz riba koje su bile prilagođene plivanju kroz močvare zagušene korovom. Ove ribe razvile su mišićave donje peraje, kada su se koristile za plovidbu ovim močvarama, koje su se na kraju razvile u punopravne noge. Neki od tih ranih oblika imali su brojne znamenke, za razliku od pet ili manje znamenki uobičajenih za toliko tetrapoda danas.
Najraniji tetrapodi, nazvani bazalni ili stabljični tetrapodi, kao što je vrsta Acanthostega, primitivniji su od zajedničkog pretka svih danas živih tetrapoda, pa ne spadaju ni u jednu od glavnih skupina tetrapoda. U ovoj klasifikaciji postoji samo nekoliko desetaka vrsta, a sve su davno izumrle.
Osim bazalnih tetrapoda, postoje tri glavne skupine tetrapoda: vodozemci, sinapsidi (što znači “spojeni luk”, sisavci su jedini sinapsidi danas živi) i sauropsidi (što znači “lice guštera”). Sve su te skupine monofiletske osim mogućeg izuzetka vodozemaca; neki istraživači sumnjaju da su daždevnjaci možda evoluirali od drevnog vodozemca primitivnijeg od zajedničkog pretka svih ostalih živih vodozemaca. Drugi naziv za sinapside je theropsid, što znači “lice zvijeri”, a drugi naziv za sauropside je “gmazovi”.
I sinapsidi i sauropsidi su amnioti, što znači da se fetalni oblici njeguju složenim nizom hranjivih tvari i membrana dok ne sazriju dovoljno da udišu zrak i samostalno hodaju svijetom. Za sinapside, to uključuje maternicu (placentarni sisavci) ili vrećicu (torbari). Sauropsidi polažu jaja. Smatra se da su sinapsidi i sauropsidi evoluirali od vodozemaca otprilike u isto vrijeme, prije oko 320 milijuna godina, tijekom razdoblja karbona. Hylonomus je najraniji potvrđeni gmaz od ovog pisanja, dok je Archaeothyris najraniji sinapsid. Oboje su nalikovali malim gušterima, a bili su manji od velikih vodozemaca koji su u to vrijeme dominirali kopnenim ekosustavima. Tek nakon ledenog doba pred kraj karbona, neki od velikih vodozemaca počeli su izumirati, a sinapsidi i sauropsidi su se povećali kako bi popunili prazne niše.