К костным рыбам относятся все позвоночные с полноценным скелетом, кроме четвероногих. Эта группа появилась в силурийском периоде и является потомками либо панцирных рыб, либо акантод. Самый древний их представитель: Guiyu oneiros. Обширная группа костных рыб подразделяется на два класса: лучеперых и лопастеперых рыб. И если первые процветают до сих пор, то расцвет вторых остался далеко в прошлом. До сегодняшних дней дожило лишь малое число их видов. В девонском периоде укрепившиеся в звании доминирующих хищников хрящевые и панцирные рыбы встретились с серьёзной конкуренцией в лице костных рыб. В конце концов последним удалось одержать верх и занять большинство существующих водных экологических ниш.
Были среди них как маленькие формы, так и гиганты, одним из которых был питающийся планктоном лидсихтис. Он жил в юрском периоде и достигал 16 метров в длину. Среди хищных видов можно выделить шестиметрового ксифактина, жившего на протяжении большей части мелового периода. Питался он преимущественно мелкой рыбой, но за счёт своих размеров мог напасть на небольшую морскую рептилию. Были среди лучеперых рыб и весьма причудливые виды, например онкоринхус. Он является представителем семейства лососевых и отличается от своих современных родственников большими размерами и длинными заострёнными зубами, растущими из верхней челюсти. Другая лучеперая рыба, аспидоринх, отличается тем, что его окаменелость нашли вместе с костями рамфоринха. Длинный вырост на верхней челюсти рыбы насквозь проткнул птерозавра.
Про лопастеперых рыб и их потомков будет сказано в следующей, заключительной части полной эволюции рыб.