Vodozemci su klasa životinja koja uključuje moderne žabe, krastače, daždevnjake, tritone i cecilije. Prvi put su se razvili od riba s režnjevima i primitivnih tetrapoda prije oko 340 milijuna godina. Ponekad se ovaj datum netočno navodi kao prije 400 ili 380 milijuna godina, ali fosili iz tih razdoblja nisu otkriveni.
Prije oko 380 milijuna godina, tijekom devonskog razdoblja, neke su ribe počele razvijati noge i prste. Ovim ranim “tetrapodomorfima” nedostajale su karakteristike koje definiraju vodozemce, pa se klasificiraju kao bazalni tetrapodi. Prije nekoliko desetljeća bili su klasificirani kao vodozemci, iako su taksonomi promijenili svoj pogled na to pitanje. Zbog toga se podrijetlo ove klase ponekad netočno navodi prije 380 milijuna godina.
Neki od najranijih tetrapoda uključuju Tiktaalik, među najranijima sa strukturom zgloba koji nosi težinu, i Acanthostega, koji je imao osam znamenki na svakoj nozi. Ove rane vrste bile su uglavnom vodene i koristile su svoje udove za navigaciju kroz močvare, a ne za opsežna putovanja kopnom.
Prije između 380 i 360 milijuna godina je razdoblje nazvano “Romerov jaz”, u kojem su pronađeni jedva ikakvi fosili tetrapoda, što baca oblak misterije na evoluciju prvih vodozemaca od ranih bazalnih tetrapoda. Prije jaza nisu pronađeni fosili, a prvi poznati fosil vodozemaca pojavljuje se ubrzo nakon jaza. Nakon jaza, svijet je bio u razdoblju karbona, gdje je razina mora bila visoka, a obale prekrivene poplavljenim šumama i močvarama.
Prvi vodozemci bili su temnospondili, dugoglave životinje raširenog hoda i osebujnog izgleda. To su bili prvi istinski kopneni tetrapodi, koji bi sami sebe pojeli blesavo konzumirajući kukce kojima su nedostajale specijalizirane prilagodbe za obranu od velikih grabežljivaca kralježnjaka. Rani temnospondili bili su veličine velikih riba, u rasponu od oko 1.6 do 5 stopa (0.5 do 1.5 metara) u duljinu. Najraniji su imali zdepasta stopala i vjerojatno se nisu mogli kretati vrlo brzo.
Tijekom razdoblja karbona, temnospondili su rasli u veličini i raznolikosti sve dok nisu zauzeli mnoge grabežljive i biljojedne niše koje kopnene životinje danas iskorištavaju. Do kasnog perma, neki su čak narasli do 30 stopa (9 m) u duljinu i nalikovali su krokodilima. Ova životinja, Prionosuchus, najveći je poznati vodozemac. U karbonu su se temnospondilima pridružili raznoliki, ali manje brojni lepospondili. Lissamphibians, skupina koja uključuje sve moderne vodozemce i njihove zajedničke pretke, pojavila se prije oko 300 milijuna godina.