片椎目最早出现于3亿3千万年前的石炭纪早期。在石炭纪，离片椎目包括了原始中等身型（例如 树匐螈）或大型的半水中生物（例如 ）。其他较为进化的则很细小及像蝾螈或有尾目，当中一类，如，仍保有像现今墨西哥蝾螈的外鳃。在约3亿年前的石炭纪末期及二叠纪初期，有几类演化出粗壮的四肢及嵴骨，并开始适合陆地生活（例如与），或是重型的半水中掠食者（如）。
二叠纪中晚期.在二叠纪中晚期，离片椎目主宰了淡水的生态系统，包括东欧的 ""。由于这些两栖类不断的繁衍及多样化，出现了很多类水中生活的生物。牠们的