Hóa thạch sớm nhất của phân thứ lớp Cá xương thật có niên đại từ kỷ Tam điệp sớm. Đến kỷ Crêta chúng đã thống trị các môi trường sống nước ngọt lẫn nước mặn trên Trái Đất. Một số nhóm Cá xương thật nguyên thủy nhất có thể kể đến bao gồm các bộ Pholidophoriformes, Leptolepidiformes, Tselfatiformes và Osteoglossomorpha.[8] Theo danh sách dưới đây, phân thứ lớp này bao hàm 12 siêu bộ, tuy nhiên thông tin này có thể thay đổi vì quá trình nghiên cứu và phân loài các loài cá này vẫn còn tiếp diễn.

• Siêu bộ Osteoglossomorpha
  • Bộ Osteoglossiformes, cá rồng
  • Bộ Hiodontiformes, cá răng lợn
• Siêu bộ Elopomorpha
  • Bộ Elopiformes, bao hàm cá cháo biển và cá cháo lớn
  • Bộ Albuliformes, cá mòi đường
  • Bộ Notacanthiformes, bao hàm halosaurs và spiny eels
  • Bộ Anguilliformes, bao hàm cá chình
  • Bộ Saccopharyngiformes, bao hàm rắn biển Gulper
• Siêu bộ Clupeomorpha
  • Bộ Clupeiformes, bao hàm cá trích và cá trổng
• Siêu bộ Ostariophysi
  • Bộ Gonorynchiformes, bao hàm cá măng sữa
  • Bộ Cypriniformes, bao hàm cá ngạnh, cá chép, cá ngựa vằn, cá vàng, cá chạch, cá tuế, cá lòng tong
  • Bộ Characiformes, bao hàm cá hình cọc, cá bút chì, cá rìu nước ngọt, cá răng đao, cá vây vuông.
  • Bộ Gymnotiformes, bao hàm cá chình điện và cá dao
  • Bộ Siluriformes, cá da trơn
• Siêu bộ Protacanthopterygii
  • Bộ Argentiniformes, bao hàm cá mắt thùng và cá đầu trơn (trước đây thuộc bộ Osmeriformes)
  • Bộ Salmoniformes, bao hàm cá hồi và cá hồi sông
  • Bộ Esociformes cá chó
  • Bộ Osmeriformes, bao hàm cá ốtme và cá sữa
• Siêu bộ Stenopterygii (có thể là một phần của siêu bộ Protacanthopterygii)
  • Bộ Ateleopodiformes, cá mũi thạch
  • Bộ Stomiiformes, bao hàm cá mõm cứng và cá rìu biển
• Siêu bộ Cyclosquamata (có thể là một phần của siêu bộ Protacanthopterygii)
  • Bộ Aulopiformes, bao hàm cá bướu Bombay và cá thằn lằn không vảy
• Siêu bộ Scopelomorpha
  • Bộ Myctophiformes, bao hàm cá đèn lồng
• Siêu bộ Lampridiomorpha
  • Bộ Lampriformes, bao hàm cá mái chèo, cá Mặt Trăng và cá vây cứng
• Siêu bộ Polymyxiomorpha
  • Bộ Polymixiiformes, cá râu quai nón
• Siêu bộ Paracanthopterygii
  • Bộ Percopsiformes, bao hàm cá hang mù và cá tuế cát
  • Bộ Batrachoidiformes, cá cóc
  • Bộ Lophiiformes, cá cần câu
  • Bộ Gadiformes, cá tuyết
  • Bộ Ophidiiformes, cá ngọc trai
• Siêu bộ Acanthopterygii
  • Bộ Mugiliformes, cá đối
  • Bộ Ariniformes, bao hàm cá suốt và cá cầu vồng
  • Bộ Beloniformes, bao hàm cá chuồn
  • Bộ Cetomimiformes
  • Bộ Cyprinodontiformes bao hàm các loại cá diệt lăng quăng
  • Bộ Stephanoberyciformes
  • Bộ Beryciformes, bao hàm cá răng nanh và cá quả thông
  • Bộ Zeiformes, bao hàm cá dây gương
  • Bộ Gobiesociformes,[9]
  • Bộ Gasterosteiformes bao hàm cá gai, cá chìa vôi, cá ngựa
  • Bộ Syngnathiformes, bao hàm cá ngựa và cá chìa vôi[10]
  • Bộ Synbranchiformes, bao hàm lươn
  • Bộ Tetraodontiformes, bao hàm cá nóc gai và cá nóc
  • Bộ Pleuronectiformes, cá thân bẹt, tỉ như các loài cá bơn
  • Bộ Scorpaeniformes, bao hàm cá mù làn và cá bống biển
  • Bộ Perciformes 40% số loài cá bao gồm cá rô đồng, cá vược, cá hoàng đế, cá bống trắng, cá rô tía, cá thu, cá rô, cá nâu, bàng chài