泥盆纪末海平面变化可能是脊椎动物登上陆地的一个重要原因。
脊椎动物从水生到陆生是脊椎动物演化史上的一次飞跃,也是脊椎动物演化中最重要的科学问题之一。
伴随着无脊椎动物的登陆，海洋鱼类分化出来的肉鳍鱼类中一支也成功登上陆地，最重要的登陆发生在距今约3.6亿年前的泥盆纪晚期，一些勇敢的肉鳍鱼（硬骨鱼的一个分支）爬上了陆地，即“鱼石螈类四足动物”。
鱼石螈的一小步，却是包括我们人类在内的脊椎动物演化的一大步。鱼石螈等早期四足动物保留了鱼形尾，但已拥有具多趾的四肢。它们在陆地上行走时显得很笨拙，可能更多的时间是在水中游泳或水底爬行。
脊椎动物登陆离不开地球环境巨变带来的推动。
泥盆纪早期大气氧含量的明显上升，也是鱼类登陆的关键因素。
脊椎动物从水生到陆生是生命史的一次飞跃，但不是一蹴而就的，而是经历了一个艰难而壮丽的过程，需要克服包括呼吸系统、运动系统和支撑系统等一系列的困难，突破陆地生活带来的一系列重要影响，实现开辟新的天地。
科学家研究表明，鱼类能够离开水，可能与4次重要演化事件有关，如鱼类具颌带来新陈代谢的革命、硬骨鱼类骨骼的支撑作用、偶鳍内骨骼的爬行功能和内鼻孔的呼吸效果。
在4.2亿年至3.6亿年前志留纪到泥盆纪期间，有颌鱼类的出现改变了靠寄生或以滤食为生的取食方式，表明鱼类从此拥有了主动捕食的能力，在整个演化链上拥有了更大选择权，可以适应更多生活方式，这为以后生存演化带来更大好处。
随着时间的流逝，有颌鱼类中的重要一支演化成了硬骨鱼类。硬骨鱼类全身的骨骼变得更加坚固，为上岸生存提供了更多可能。硬骨鱼类中有一分支叫肉鳍鱼类，其偶鳍（成对的肉鳍）中有内骨骼，起着支撑自己的身体的功能，成对的鳍已经具备特化的内骨骼与肌肉，可以在水底进行简单的“行走”。指（趾）骨是四足动物出现的一个标志，泥盆纪四足动物演化出6-8个指（趾）头，图拉螈6个，鱼石螈7个，而棘螈则有多达8个指（趾）头。泥盆纪之后，四足动物才固定到了5个指（趾）头。为了有效地支撑身体，肩带和腰带在登陆进程中也有了很大幅度的改变。
肉鳍鱼有很多不同类型，但最后只有一支成功爬上陆地，形成了现在的四足动物。这一支肉鳍鱼和其他的肉鳍鱼有什么不同呢？科学家发现，内鼻孔结构的出现是四足动物形成的先决条件。因为上岸就要呼吸，而鱼是用鳃呼吸的，它们原来的鼻孔是两个外鼻孔，不是呼吸器官。因此，为了解决在水中呼吸转变为在空气中呼吸，还得依赖内鼻孔的出现。鱼类在头的两侧各有两个鼻孔，前面的是进水孔，后面的是出水孔，里面与嗅囊相通，但与口腔或咽腔没有任何联系。换句话说，鱼类的“鼻子”只有嗅觉功能，而没有呼吸功能。四足动物只有一对外鼻孔，不过在鼻腔内部，还有一对开孔，成为鼻腔与咽腔之间的通道，这就是内鼻孔。
内鼻孔的出现，使外面的空气能顺利地进入肺，保证了动物对氧气的需求。当口闭合或取食时，鼻子就成为四足动物呼吸的唯一通道。
科学家研究发现，这支肉鳍鱼类除了有内鼻孔外，一些与陆地生存相适应的其他结构也逐渐演化出来。比如内耳附近颅顶区域有一个很大的喷水孔，这个喷水孔开始是没有用的，但它恰恰就是四足动物听觉器官中耳的前身。
当四足动物具备了登陆的生物学基础时，环境演化产生的动力因素起了直接的催化作用。一般认为，鱼类进化出四肢，进而登上陆地，其原因可能是为了躲避捕食者的追捕。因为那个时代的淡水水域里，生存着早期四足动物、与四足动物相似的鱼类等。此外还有众多以它们为食的大型食肉鱼类等捕食者