Ryby kościste pojawiają się w zapisie kopalnym wcześniej niż ryby chrzęstnoszkieletowe, ale obie grupy powstały prawdopodobnie w tym samym okresie – w dewonie. Obie grupy łączy wiele podobieństw, ale z drugiej strony dzielą je zasadnicze różnice. Przede wszystkim większość ryb kościstych charakteryzuje się skostniałym szkieletem i obecnością licznych kręgów. Kość ma kilka zalet w porównaniu z chrząstką: stanowi znakomitą podporę ciała i służy jako magazyn wapnia. Większość gatunków ma giętkie płetwy parzyste i nieparzyste, wsparte na kostnych lub chrzestnych promieniach. Ciało pokrywają dachówkowato zachodzące na siebie łuski zbudowane z tkanki kostnej. Z boku głowy znajduje się kostne wieczko skrzelowe, osłaniające skrzela. Ryby kościste są głównie jajorodne i – w odróżnieniu od ryb chrzęstnoszkieletowych – charakteryzuje je zapłodnienie zewnętrzne. Składają zazwyczaj ogromną liczbę jaj; oceaniczna ryba samo-głów składa ich aż 300 min! Większość jaj i narybku zostaje jednak zjedzona przez inne zwierzęta. Prawdopodobieństwo przeżycia potomstwa zwiększają u niektórych gatunków pewne adaptacje behawioralne; na przykład wiele ryb buduje gniazda, w których strzeże swoje jaja. W okresie dewońskim ryby kościste rozdzieliły się na dwie grupy: mięśniopletwe i promieniopletwe, czyli kostno-promieniste. Skamieniałości najwcześniejszych ryb mięśniopłetwych są datowane na ok. 400 min lat. Tę grupę charakteryzuje przede wszystkim obecność płuc i płetw osadzonych na umięśnionych trzonach zaopatrzonych w osiowy szkielet złożony z licznych kości; dzięki takiej budowie płetwy mogły służyć do podpierania ciała.