“Kala” on sana, jota käytetään viittaamaan kaikkiin muihin kuin tetrapod-selkärankaisiin. Kalan evoluutiohistoria alkoi 530 miljoonaa vuotta sitten, kambrian puolivälissä. Jotkut vanhimmista tunnetuista eläimistä kalan evoluutiohistoriassa ovat Pikaia gracilens, joka muistuttaa nykypäivän lansettia, joka löytyy kuuluisasta Burgessin liuske-yhdistelmästä, ja Haikouichthys ja Myllokunmingia Etelä-Kiinan Maotianshanin liuskeista. Nämä yksinkertaiset leuaton kala olivat olemassa noin 100 miljoonaa vuotta, kunnes ensimmäinen leukakala kehittyi. Nämä ovat myös varhaisimpia tunnettuja selkärankaisia.
Aluksi kalat olivat vähemmistön jäseniä ekosysteemissä, jota hallitsivat selkärangattomat, erityisesti käsijalkaiset, sienet ja niveljalkaiset, kuten trilobiitit. Vasta silurikaudella, noin 420 miljoonaa vuotta sitten, leukakalat kehittyivät ja alkoivat kilpailla tehokkaasti selkärangattomien kanssa. Varhaisimmat leukalistat olivat placoderms, kalaperhe, jolla oli erityinen pään ja rintakehän haarniska suojellakseen niitä saalistajilta. Nämä kalat ovat kaikkien nykyajan selkärankaisten esi -isiä, mukaan lukien ihmiset ja kaikki lemmikkimme ja karjamme.
Leuaton kala kaatui nopeasti, jättäen jälkeensä vain muutamia pieniä linjoja, jotka lopulta synnyttivät nykyajan hagfish, lampreys ja lancelets. Joskus näitä eläimiä ei pidetä todellisina kaloina, koska niiden fysiologia on täysin erilainen. On jopa jonkin verran erimielisyyttä siitä, ovatko lampeleet lainkaan selkärankaisia, koska niiden rusto “luuranko” on niin alkeellinen.
Kalan evoluutiohistoria jatkui leukakalojen, erityisesti placodermien, hallitsevuudella, joka kasvoi jopa 6 metriin (20 ft) suurissa petoeläimissä, kuten Dunkelosteus telleri. Suuria saalistajia, kuten Dunkelosteusta, pidetään ensimmäisinä selkärankaisina superpetoeläiminä, ja he ovat vakiinnuttaneet selkärankaisten roolin maailman ekosysteemien huippupetoisina, mikä rooli jatkuisi koko evoluution ajan. Placodermit hallitsivat koko Silurin ajan, useita kymmeniä miljoonia vuosia, kunnes devoni, jolloin kalat alkoivat monipuolistua nopeasti.
Devonin aikakausi oli suurin virstanpylväs kalan evoluutiohistoriassa, jolloin placoderm-siemenestä kehittyi monia moderneja ja sukupuuttoon kuolleita muotoja, mukaan lukien haita ja rauskuja, akantodeja (“piikkihaita”, jotka ovat nyt kuolleet sukupuuttoon) ja säteen eväisiä kaloja (jotka hallitsevat meret nykyään) ja lohkokalat, joista lopulta kehittyi maanpäällisiä selkärankaisia. Kalat menestyivät menestyksekkäästi monista muista meren eliöistä ja tulivat hallitsevaksi liikkuvaksi merieläimeksi ja jakoivat meret pienten niveljalkaisten, kuten tassukas ja krilli, kanssa.
Vaikka lohko-siipiset kalat ja akantodit osoittivat hetkellistä menestystä devonin aikana, akantodit olivat melkein kuolleet seuraavan kauden, hiilen, loppuun mennessä, kun taas lohko-siipisistä kaloista tuli pieni vähemmistö synnyttäessään tetrapodeja saman geologisen ajanjakson aikana . Monien vuosien ajan heidän uskottiin edustavan vain keuhkokalaa, kunnes coelacanth vedettiin sisään Etelä -Afrikan rannikolta. Elävän coelacanthin löytämistä pidettiin yhtenä 20 -luvun suurimmista eläintieteellisistä löydöistä.