Từ "Amphibia" xuất phát từ tiếng Hy Lạp cổ đại ἀμφίβιος (amphíbios), có nghĩa là "hai kiểu sống", ἀμφί nghĩa là "hai kiểu" và βιος nghĩa là "cuộc sống". Thuật ngữ này ban đầu được sử dụng như một tính từ chung cho tất cả động vật có thể sống cả trên mặt đất hoặc dưới nước, trong đó có hải cẩu và rái cá.[11] Theo truyền thống, lớp lưỡng cư gồm tất cả các động vật xương sống bốn chân không có màng ối. Amphibia theo nghĩa rộng nhất (sensu lato) được chia thành ba phân lớp, hai trong số đó đã tuyệt chủng:[12]

• Phân lớp Labyrinthodontia† (nhóm đa dạng vào Đại Cổ Sinh và đầu Đại Trung Sinh)
• Phân lớp Lepospondyli† (nhóm vào Đại Cổ Sinh, đôi khi được đặt trong Labyrinthodontia, có lẽ là họ hàng gần của động vật có màng ối hơn Lissamphibia)
• Phân lớp Lissamphibia: bao gồm tất cả các động vật lưỡng cư hiện đại, bao gồm ếch nhái, kỳ giông, sa giông và các động vật lưỡng cư không chân.
  • Bộ Anura (ếch nhái và cóc): từ kỷ Jura đến nay - 6200 loài trong 53 họ.
  • Bộ Caudata (kỳ giông và sa giông): từ kỷ Jura đến nay - 652 loài trong 9 họ.
  • Bộ Gymnophiona (ếch giun): từ kỷ Jura đến nay - 192 loài trong 10 họ.

Số lượng các loài trong mỗi nhóm tùy thuộc vào hệ thống phân loại. Có hai hệ thống phân loại phổ biến là AmphibiaWeb, Đại học California (Berkeley), và phân loại của nhà bò sát học Darrel Frost và Bảo tàng lịch sử tự nhiên Hoa Kỳ.[13] Số loài theo Frost và tổng số loài đã được biết đến vào khoảng 7.000, trong đó có 90% thuộc bộ Không đuôi (hay ếch-nhái).[14]

Với việc phân loại phát sinh loài, các đơn vị phân loại Labyrinthodontia đã được loại bỏ vì nó là một nhóm cận ngành mà không có tính năng độc đáo rõ nét ngoài đặc điểm nguyên thủy được chia sẻ chung. Phân loại thay đổi theo sự phát sinh loài được tác giả ưa thích và cho dù họ sử dụng một gốc dựa trên phân loại hoặc dựa trên chia nút. Theo truyền thống, động vật lưỡng cư là một lớp được định nghĩa là tất cả động vật bốn chân với một giai đoạn ấu trùng, trong khi các nhóm bao gồm tổ tiên chung của tất cả các loài lưỡng cư còn đang tồn tại (ếch, kỳ giông và các loài lưỡng cư không chân) và tất cả phân hệ của chúng được gọi là Lissamphibia. Các phát sinh loài của động vật lưỡng cư Paleozoi là không chắc chắn, và Lissamphibia có thể nằm trong nhóm đã tuyệt chủng, như Temnospondyli (theo truyền thống được đặt trong lớp con Labyrinthodontia) hoặc Lepospondyli. Điều này có nghĩa rằng những người ủng hộ cho danh pháp phát sinh loài đã loại bỏ một số lượng lớn các nhóm động vật lưỡng cư tetrapod trong kỷ Devon và kỷ Cacbon trước đây đã được đưa vào phân loại của Linnaeus, và đưa vào một chỗ khác trong phân loại tiến hóa.[15] Nếu tổ tiên chung của lưỡng cư và động vật có màng ối được bao gồm trong Amphibia, nó sẽ trở thành một nhóm cận ngành.[16]

Tất cả các loài lưỡng cư hiện đại có trong phân lớp Lissamphibia, thường được coi là một nhánh, gồm một nhóm các loài đã tiến hóa từ một tổ tiên chung. Ba loài hiện đại là Anura (ếch và cóc), Caudata (hoặc Urodela, kỳ giông), và Gymnophiona (hoặc Apoda, các loài lưỡng cư không chân).[17] Người ta cho rằng loài kỳ giông phát sinh một cách riêng biệt từ một tổ tiên giống Temnospondyli, và thậm chí là các loài lưỡng cư không chân là nhóm gần gũi của động vật lưỡng cư biến từ bò sát, và do đó thuộc họ các động vật có màng ối.[9] Mặc dù các hóa thạch của một số ếch nhái cổ đại với các đặc tính nguyên thủy được biết đến, loài ếch nhái lâu đời nhất là Prosalirus bitis, từ thành hệ Kayenta kỷ Jura ở Arizona. Về mặt giải phẫu nó rất giống với loài ếch hiện đại.[18] Loài lưỡng cư không chân lâu đời nhất được biết đến là một loài ở đầu kỷ Jura, Eocaecilia micropodia và cũng từ Arizona.[19] Sa giông sớm nhất là Beiyanerpeton jianpingensis từ kỷ Jura ở đông bắc Trung Quốc.[20]

Các tác giả bất đầu rằng Salientia là một siêu bộ gồm bộ Anura, hay Anura là một phân bộ của bộ Salientia. Lissamphibia theo truyền thống chia làm ba bộ, họ bề ngoài giống kỳ giông, Albanerpetontidae, nay được xem là một phần Lissamphibia cùng với Salientia. Thêm vào đó, Salientia gồm cả ba bộ lưỡng cư hiện đại cộng với chi tiền ếch kỷ Trias, Triadobatrachus.[21]