Lepospondyli fue nombrado en 1888 por Karl Alfred von Zittel, quien acuñó el término para incluir a ciertos tetrápodos paleozoicos que compartían determinadas características en la notocorda y en los dientes.

[5]​ Estos centros vertebrales eran alargados y cilíndricos, teniendo usualmente un solo elemento central (al menos en las vértebras presacrales).

Exhibían formas particularmente heterogéneas que iban desde cuerpos elongados con presencia de pedomorfismo (Microbrachis), serpentiformes (Ophiderpeton), compactos y adaptados a una vida terrestre (Pantylus), con cráneos semejantes a un búmeran (Diploceraspis) o con una morfología similar al de las salamandras (Urocordylus).

Las especies del grupo Adelogyrinidae, cuyos registros fósiles están restringidos al Carbonífero Inferior (Misisípico) de Escocia,[7]​ presentaban una morfología enlongada como adaptación a un medio predominantemente acuático.

[8]​ En las especies Adelogyrinus simorhynchus y Palaeomolgophis scoticus existe una larga columna vertebral presacral, pero extremidades bien desarrollas.

Las vértebras exhibían un centrum en forma de bobina, con un arco neural y hemal alargados, estando el primero fusionado.

[17]​[18]​[19]​ Por otra parte, el descubrimiento de huellas fósiles asignadas a este grupo sugiere que algunas especies se desplazaban con movimientos ondulatorios al nadar.

[8]​ Sin embargo, esta visión de una relación entre E. micropodia y Microsauria ha sido rechazada por ciertos investigadores,[32]​ quienes argumentan que las apomorfías atribuidas a esa relación son homoplásticas, reflejando adaptaciones convergentes a un estilo de vida fosorial.

Las relaciones con respecto a los otros tetrápodos del Paleozoico no han sido completamente esclarecidas, aunque los últimos estudios han concluido una relación más cercana con los amniotas (que están dentro de un clado compuesto por el grupo Diadectomorpha y Solenodonsaurus) que con los temnospóndilos.

A pesar de las muchas autopomorfías presentes, los análisis filogenéticos recientes respaldan un ancestro en común entre estos grupos.