Tetrapoda adalah kelompok hewan darat monofiletik (turun dari nenek moyang yang sama) yang berevolusi sekitar 365 juta tahun yang lalu dari ikan bersirip lobus yang disebut sarcopterygians. Diperkirakan bahwa tetrapoda berevolusi secara bertahap dari ikan yang beradaptasi untuk berenang melalui rawa-rawa yang dipenuhi gulma. Ikan ini mengembangkan sirip bawah yang berotot, ketika mereka biasa menavigasi rawa-rawa ini, yang akhirnya berkembang menjadi kaki yang lengkap. Beberapa dari bentuk awal ini memiliki banyak digit, tidak seperti lima digit atau lebih sedikit yang umum untuk banyak tetrapoda saat ini.
Tetrapoda paling awal, yang disebut tetrapoda basal atau batang, seperti spesies Acanthostega, lebih primitif daripada nenek moyang semua tetrapoda yang hidup saat ini, dan karenanya tidak termasuk dalam kelompok tetrapoda utama. Hanya ada beberapa lusin spesies dalam klasifikasi ini, dan mereka semua sudah lama punah.
Selain tetrapoda basal, ada tiga kelompok utama tetrapoda: amfibi, sinapsida (berarti “lengkungan menyatu”, mamalia adalah satu-satunya sinapsida yang hidup saat ini), dan sauropsida (berarti “wajah kadal”). Kelompok-kelompok ini semuanya monofiletik kecuali kemungkinan pengecualian amfibi; beberapa peneliti menduga bahwa salamander mungkin telah berevolusi dari amfibi kuno yang lebih primitif daripada nenek moyang semua amfibi hidup lainnya. Nama lain untuk sinapsid adalah theropsid, yang berarti “wajah binatang”, dan nama lain untuk sauropsid adalah “reptil.”
Baik sinapsid maupun sauropsida adalah amniota, artinya bentuk janin diasuh oleh serangkaian nutrisi dan membran yang kompleks sampai mereka cukup dewasa untuk menghirup udara dan berjalan di dunia secara mandiri. Untuk sinapsida, ini melibatkan rahim (mamalia plasenta) atau kantong (marsupial). Sauropsida bertelur. Synapsids dan sauropsids diperkirakan telah berevolusi dari amfibi di sekitar waktu yang sama, sekitar 320 juta tahun yang lalu, selama periode Karbon. Hylonomus adalah reptil paling awal yang dikonfirmasi pada tulisan ini, sedangkan Archaeothyris adalah sinapsid paling awal. Keduanya menyerupai kadal kecil, dan dikerdilkan oleh amfibi besar yang mendominasi ekosistem darat pada saat itu. Tidak sampai setelah zaman es di dekat akhir Karbon bahwa beberapa amfibi besar mulai mati dan sinapsida dan sauropsida meningkat dalam ukuran untuk mengisi relung yang kosong.