Kỷ Cacbon và đầu kỷ Permi

Temnospondyli xuất hiện vào đầu kỷ Cacbon, khoảng 330 triệu năm trước (Mya). Trong suốt kỷ Cacbon, Temnospondyli gồm các dạng cơ bản kích thước trung bình, như Dendrerpeton hoặc dạng bán thủy sinh cỡ lớn (Cochleosaurus). Số khác, phát triển hơn, ví dụ Amphibamidae, nhỏ hơn và thích nghi nhiều hơn với đời sống trên cạn. Những sinh vật này bề ngoài giống bộ Có đuôi, vài đơn vị phân loại, như chi Branchiosaurus, còn có mang ngoài giống axolotl hiện đại. Vào cuối kỷ Cacbon và đầu kỷ Permi (khoảng 300 Mya), nhiều nhóm, ví dụ Dissorophidae và Trematopidae tiến hóa mạnh, các chi và cột sống khỏe thích hợp cho đời sống cạn, số khác như Eryopidae, phát triển thành sinh vật săn mồi bán thủy sinh lớn. Dvinosauria, một nhóm temnospondylia nhỏ, tiến hóa từ các tổ tiên trên cạn vào cuối kỷ Cacbon.[1]

Cuối kỷ Permi

Vào cuối kỷ Permi, hạn hán tăng nhanh và sự đa dạng hóa của động vật bò sát làm các Temnospondyli trên cạn suy giảm, nhưng các loài bán thủy sinh và thủy sinh tiếp tục tiến hóa, như chi Melosaurus lớn ở đông Âu. Nhóm Archegosauridae, phát triển mỏ dài và bề ngoài giống cá sấu. Prionosuchus của Archegosauridae tại Brazil là chi động vật lưỡng cư lớn nhất được biết đến, dài 9 m.[2]

Đại Trung Sinh

Temnospondyli tiếp tục thành công và đa dạng hóa vào cuối kỷ Permi (260.4 - 251.0 Mya), một nhóm lớn tên Stereospondyli trở nên lệ thuộc hơn vào đời sống dưới nước. Cột sống yếu hơn,[3] các chi nhỏ, hộp sọ lớn và dẹp, và mắt hướng lên trên. Trong thời kỳ kỷ Trias, những động vật này thống trị hệ sinh thái nước ngọt. Trias sớm (251.0 - 245.0 Mya) một nhóm lưỡng cư ăn cá mõm dài, Trematosauroidea, thậm chí thích nghi với đời sống biến. Một nhóm khác, Capitosauroidea, gồm những sinh vật từ vừa tới lớn 2,3 đến 4 m (7,5 đến 13,1 ft), với hộp sọ dẹp và dài, có thể lơn một mét ở Mastodonsaurus. Những loài này dành gần như cả đời của chúng ở dưới nước để tìm mồi.[4]