最早脊椎动物的化石发现于寒武纪晚期,约 5 .1 亿年前,生活于淡水中,被称为甲胄鱼类,它们具有以下特征：
无上下颌,口位于前腹面,无牙齿.可能是在水底部利用肌肉收缩力量将水吸入口中,滤食水中小的食物颗粒.
身体前部,尤其在头部被坚硬的大块骨甲所覆盖,身体被以骨板,无中轴骨或脊椎骨.
早期种类无成对的附肢,但在头甲类的头甲后两侧出现 1 对扁平状突起,可能对运动方向起着一定的控制作用.
头顶部具单一外鼻孔,头部正中线两侧有 1 对眼,内耳仅有 2 个半规管.在头甲和腹甲交界处有数对鳃孔.
基于上述特征,可推测甲胄鱼类是有一定游泳能力的底栖动物,与圆口类有许多共同特点.它们可能有共同的祖先.甲胄鱼类经历了奥陶纪、志留纪、泥盆纪时期,繁盛了约 1 .5 亿年,最终在泥盆纪绝灭.