Los fósiles de peces cartilaginosos aparecieron a finales del período Devónico, florecieron en el período Carbonífero y han continuado hasta los tiempos modernos. Los tiburones espinosos son omnipresentes en los sedimentos de agua dulce del Carbonífero y del Pérmico Inferior, y hay individuos bien conservados. Representa una rama que invade el agua dulce procedente del agua de mar. Los mapaches rojos de hoy todavía pueden nadar de regreso a Xijiang y a Nanning. Desde la Era Paleozoica, los peces cartilaginosos han aparecido en sedimentos de agua dulce, y hay muchos casos, por lo que aún es una incógnita dónde se originaron los peces cartilaginosos.
La evolución de los peces cartilaginosos también se divide en dos direcciones: branquial y holocefálica, que se han desarrollado por separado durante mucho tiempo. En general, se cree que la historia de los hemibranquios se puede dividir en tres etapas: ① La etapa de división primitiva del tiburón se produjo principalmente en el Devónico y duró hasta finales del Paleozoico. ②La etapa del jurel comenzó desde el Carbonífero Inferior hasta el Triásico. (3) Desde el Jurásico hasta el presente, en los últimos tiempos se han desarrollado tiburones posteriores y sus parientes. Sin embargo, estas tres etapas no están directamente relacionadas con la articulación.
La segunda línea evolutiva de peces cartilaginosos está representada por los cefalópodos. Esto se remonta desde el pargo plateado moderno hasta el pargo de pómulo y el pargo espinoso del Mesozoico. Casi todos son bentónicos y las placas dentales pueden reemplazarse lentamente. Se alimentan básicamente de alimentos sin cáscara, que muelen mediante discos dentados. Los cefalópodos alcanzaron su apogeo en el período Carbonífero, invadiendo el entorno originalmente ocupado por los peces escudo y reemplazándolos. Los cefalópodos tienen dos tipos de dientes: tipo tiburón y tipo laminar. En el tipo "tiburón" hay dientes continuos que están separados como en los branquiofitos, pero en el tipo "placa dentaria", cuanto más combinados estén los dientes, más lento será el reemplazo.