“Zivis” ir vārds, ko lieto, lai apzīmētu jebkuru mugurkaulnieku, kas nav tetrapods. Zivju evolūcijas vēsture aizsākās pirms 530 miljoniem gadu, kembrija vidū. Daži no vecākajiem zināmajiem dzīvniekiem zivju evolūcijas vēsturē ir Pikaia gracilens, kas līdzinās mūsdienu lancetēm, kas sastopamas slavenajā Bērdžesas slānekļa kompleksā, un Haikouichthys un Myllokunmingia no Maotianshan slānekļiem Ķīnas dienvidos. Šīs vienkāršās zivis bez žokļiem pastāvēja aptuveni 100 miljonus gadu, līdz attīstījās pirmā zivs ar žokli. Tie ir arī agrākie zināmie mugurkaulnieki.
Sākotnēji zivis bija mazākuma locekles ekosistēmā, kurā dominēja bezmugurkaulnieki, īpaši brahiopodi, sūkļi un posmkāji, piemēram, trilobīti. Tikai Silūra periodā, aptuveni pirms 420 miljoniem gadu, žokļu zivis attīstījās un sāka efektīvi konkurēt ar bezmugurkaulniekiem. Agrākās žokļu zivis bija plakodermi, zivju ģimene ar īpašām galvas un krūškurvja bruņām, lai pasargātu tās no plēsējiem. Šīs zivis ir visu mūsdienu mugurkaulnieku, tostarp cilvēku un visu mūsu mājdzīvnieku un mājlopu, senči.
Zivis bez žokļiem ātri tika izkonkurētas, atstājot aiz sevis tikai dažas nelielas ciltsrakstus, kas galu galā radīja mūsdienu zīlītes, nēģus un lancetes. Dažreiz šie dzīvnieki netiek uzskatīti par īstām zivīm to radikāli atšķirīgās fizioloģijas dēļ. Pastāv pat nelielas domstarpības par to, vai nēģi vispār ir mugurkaulnieki, jo viņu skrimšļa “skelets” ir tik primitīvs.
Zivju evolūcijas vēsture turpinājās, dominējot žokļu zivīm, jo īpaši plakodermiem, kas izauga līdz 6 m (20 pēdas) tādiem superplēsējiem kā Dunkelosteus telleri. Lielie plēsēji, piemēram, Dunkelosteus, tiek uzskatīti par pirmajiem mugurkaulnieku superplēsējiem, un tiem ir stabili noteikta mugurkaulnieku kā virsotņu plēsēju loma pasaules ekosistēmās, un šī loma turpināsies pārējā evolūcijas vēsturē. Plakodermi dominēja visā Silūra periodā, vairākus desmitus miljonu gadu, līdz devona laikam, kad zivis sāka strauji dažādot.
Devons bija lielākais pavērsiena periods zivju evolūcijas vēsturē, kad no plakoderma sēklām attīstījās daudzas mūsdienu un izmirušas formas, tostarp haizivis un rajas, akantodi (“spiny haizivis”, tagad ir izmirušas), ray-spuras zivis (kas dominē jūras mūsdienās) un daivu spuras zivis, kas galu galā attīstījās par sauszemes mugurkaulniekiem. Zivis veiksmīgi pārspēja daudzus citus jūras organismus, lai kļūtu par dominējošo mobilo jūras dzīvnieku, koplietojot jūru ar maziem posmkājiem, piemēram, posmkājiem un kriliem.
Lai gan daivu spuras zivis un akantodi uzrādīja īslaicīgus panākumus devona laikmetā, akantodi bija gandrīz izmiruši līdz nākamā perioda beigām, ogleklim, savukārt daivu spuras zivis kļuva par nelielu mazākumu pēc tetrapodu veidošanās tajā pašā ģeoloģiskajā periodā. . Daudzus gadus tika uzskatīts, ka tos pārstāv tikai plaušas, līdz Dienvidāfrikas piekrastē tika ievilkts koelakants. Dzīva koelakanta atradums tika uzskatīts par vienu no lielākajiem 20. gadsimta zooloģiskajiem atradumiem.