[2]​ En el siguiente cladograma, basado en Tree of Life,[3]​ pueden hallarse los dos conceptos de tetrápodo, el “amplio” y el “restringido”.

En general el concepto restringido es el más preferentemente usado: Elginerpeton † Metaxygnathus † Ventastega † Acanthostega † Ichthyostega † Hynerpeton † Tulerpeton † Crassigyrinus † Baphetidae † Colosteidae † Whatcheeria † Gephyrostegidae † Embolomeri † Seymouriamorpha † Aistopoda † Nectridea † Microsauria † Lysorophia † Temnospondyli † Lissamphibia (anfibios modernos) Solenodonsaurus † Diadectomorpha † Amniota (reptiles, aves, mamíferos) Los análisis moleculares dan la siguiente filogenia para los grupos de tetrápodos actuales (incluido las secuencias proteicas obtenidas de Tyrannosaurus rex y Brachylophosaurus canadensis):[4]​[5]​[6]​[7]​ Gymnophiona Caudata Anura Mammalia Sphenodontia Squamata Testudines Crocodilia Aves Tyrannosauroidea (Tyrannosaurus) Ornithischia (Brachylophosaurus) El grupo Tetrapoda fue utilizado históricamente para designar a aquellos vertebrados con cuatro extremidades y dígitos en las patas, esto incluyendo a vertebrados sin patas que desciendan de los vertebrados mencionados anteriormente.

[8]​[9]​[10]​ Una parte de los investigadores de los tetrápodos, liderados por el paleontólogo francés Michel Laurin, prefieren restringir la definición de tetrápodo al grupo corona, es decir, una definición basado en nodos que agrupa al grupo menos inclusivo que incluye al último ancestro común entre Lissamphibia y Amniota; excluyendo a varios grupos tradicionalmente clasificados como tetrápodos.

[13]​ Gaffney (1979) proporcionó el nombre Neotetrapoda al grupo corona de tetrápodos, aunque pocos autores posteriores siguieron esta propuesta.

[15]​ El siguiente árbol filogenético muestra la parafilia de los laberintodontes, estos estando compuestos por los órdenes Ichthyostegalia, Temnospondyli y Reptiliomorpha; los tres grupos antes mencionados son parafiléticos.

[18]​ El clado que contiene a los tres grupos de lepospóndilos se le denomina informalmente Panlepospondyli.

Panderichthys † Qikiqtania † Tiktaalik † Elpistostega † Umzantsia † Parmastega † Ventastega † Acanthostega † Elginerpeton † Obruchevichthys † Ichthyostega † Ymeria † Aytonerpeton † Perittodus † Hynerpeton † Ossinodus † Whatcheeriidae † Tantallognathus † Diploradus † Crassigyrinus † Sigournea † Koilops † Tulerpeton † Colosteidae † Embolomeri † Acherontiscus † Aytonerpeton † Aistopoda † Adelogyrinidae † Eucritta † Spathicephalus † Baphetidae † Caerorhachis † Balanerpeton † Dendrerpeton † Eryopoidea † Edopoidea † Dissorophoidea Dvinosauria † Stereospondylomorpha † Eldeceeon † Silvanerpeton † Gephyrostegus † Bruktererpeton † Solenodonsaurus † Casineria † Seymouriamorpha † Chroniosuchia † Westlothiana † Microsauria † Amniota Los primeros tetrápodos debieron de vivir a principios del Devónico Medio, como lo prueban las huellas halladas recientemente en sedimentos marinos de Polonia.

En este tiempo también existieron hábitats cenagosos como pantanales bajos, lagunas costeras y deltas de ríos salobres, y hay muchas evidencias que sugiere que esta fue la clase de ambientes en la cual los tetrápodos se desarrollaron.

Sus ancestros inmediatos habían desarrollado ya modificaciones de aletas con bases carnosas (el celacanto actual (Latimeria) es un pez marino de aletas lobulado relacionado, pero que obviamente no posee estas adaptaciones al fondo acuático).

Este pez utilizaba sus aletas como paletas en el fondo acuático plagado de plantas y detritos orgánicos.

Las aletas carnosas apoyadas en huesos parecen haber sido un rasgo original de los peces óseos primitivos (Osteichthyes).

Todos eran oriundos del supercontinente de Laurasia, que abarcó Europa, Norteamérica y Groenlandia.

Uno de estos ambientes, el acuático, estaba superpoblado y presentaba toda clase de peligros, mientras que el terrestre era mucho más seguro, estaba casi despoblado y era abundante en recursos, por los cuales existía casi nula competencia.

El nicho terrestre era también un lugar mucho más desafiante y diverso para los animales acuáticos primigenios, pero debido a la forma en que trabajan la evolución y la presión de selección, aquellos ejemplares juveniles que cruzaran la barrera ambiental serían recompensados.

Todo lo que necesitaban era ganar el primer paso hacia tierra, y la evolución se encargaría del resto.

Para la edad Viseana del Carbonífero medio, los tetrápodos primitivos habían originado al menos tres ramas principales.

Por el mismo argumento se incluyen en este grupo a las variedades acuáticas de mamíferos, como la ballena, el manatí, etc.