Los agnatos son el tercer grupo que se incluye en la clasificación común de los peces.
En la antigüedad, la morfología de estas especies era muy variada, aunque compartían el hecho de encontrarse entre los primeros vertebrados, poseer estructuras externas similares a armaduras, además de aletas en algunas especies. Las características de los peces agnatos actuales son similares, pues comparten entre sí algo más que el hecho de no tener mandíbula.

Un rasgo común es una apariencia similar a las anguilas, es decir, cuerpo alargado y sin escamas o aletas, además de una piel mucosa y ojos sensibles a la luz. El esqueleto es cartilaginoso y carece de región occipital, mientras que las branquias tienen forma de saco.

Los agnatos parasitan a otras especies de peces o se alimentan de carroña con métodos particulares como la succión. En la actualidad, sobreviven dos clases de agnatos o peces sin mandíbula: lampreas (41 variedades) y los mixinos (31 variedades).

Lampreas: Los hiperoartios (Hyperoartia) son peces sin mandíbula comúnmente conocidos como lampreas. El cuerpo es similar al de las anguilas: alargado, flexible y delgado. Pueden vivir en agua dulce o salada, dependiendo de la subespecie.

La boca de la lamprea es circular y está llena de ventosas, con la cual se adhiere a las especies que parasita como tiburones y mamíferos marinos. Dentro de la boca, la lamprea presenta dientes cónicos y una lengua adaptada para raspar los tejidos; estas estructuras le permiten realizar una herida en la piel de sus presas y succionar la sangre que constituye su alimento.

Una característica curiosa es que las lampreas de bolsa o boca ancha desarrollan una bolsa debajo de los ojos durante la época de apareamiento. Aunque la función exacta aún resulta desconocida, podría deberse a una estructura necesaria para revolver el lecho marino y preparar el nido.

Dentro del grupo de lampreas se diferencian dos tipos: lampreas marinas y lampreas de río.

Como resultado hubo cambios abandono del alimentarse con partículas orgánicas del fondo del océano, y favoreció el desarrollo de un cuerpo cilíndrico en vez de uno plano. Los registros fósiles revelan una radiación adaptativa extensa de estos peces durante el periodo devónico.

La mayoría de esta especie se extinguió más tarde, sin embargo algunos produjeron líneas de descendencia que condujeron a las dos principales clases de peces modernos, los cartilaginosos y los óseos, es decir, los Chondrichthyes y los Osteichthyes.

El periodo devónico estuvo marcado por periodos en que muchos lagos y corrientes se sacaron o se volvieron más pequeños y calientes. Este cambio ambiental debió haber ejercido una rigurosa presión de selección sobre los peces de agua dulce del Devónico. La solución a esto fue: por una parte, podrían retornar al océano y por la otra desarrollar pulmones para respirar aire lo cual le permitiría respira en tiempos de escasez de agua.

Cuando los primeros peces cartilaginosos regresaron al océano, cambiaron un ambiente hipotónico (agua dulce) por un ambiente hipertónico. En lugar de afrontar el problema de deshacerse del exceso de agua tuvieron que desarrollar la manera de conservar el agua del cuerpo contra los efectos deshidratantes del mar. Como se sabe, esto se logró convirtiéndose los deshechos nitrogenados en urea y dejando que la concentración subiera en la sangre hasta que esta fuera isotónica con respecto al agua marina.

Internamente se distinguen algunas diferencias con los peces cartilaginosos: mientras que éstos poseen una válvula espiral en el intestino, los osteictios presentan ciegos pilóricos y carecen de glándula rectal. En el Sistema respiratorio aparecen branquias dentro de una cámara branquial, y recubiertas por un opérculo que muestra al exterior una sola abertura branquial a cada lado. Ocasionalmente puede marcarse un preopérculo. Además, las branquias no están separadas por septos.

En algunos grupos, la vejiga natatoria se ha transformado en un pulmón original, que le sirve además para flotar a determinado nivel, o desplazarse verticalmente. Ambas estructuras, pulmón y vejiga natatoria, son mutuamente excluyentes, es decir, cuando existe uno no existe el otro, y viceversa.

Presentan mayoritariamente boca terminal, capaz de realizar movimientos muy precisos gracias a que poseen huesos dérmicos articulados. Los dientes salen de algunos de estos huesos dérmicos y carecen de remplazo cuando se caen o rompen. Además, su aleta caudal es homocerca. Aparte de su esqueleto interno calcificado u osificado (la excepción es el esturión, que lo tiene cartilaginoso como los condrictios), también poseen huesos en la dermis de su tegumento en forma de escamas, lo que se conoce como dermatoesqueleto.

Estas escamas tienen un importante valor taxonómico, ya que el tipo y número (especialmente en la línea lateral y transversalmente) son usados como rasgos identificativos de los distintos grupos.

En relación a las aletas de los osteíctios, encontramos mayoritariamente un par de aletas pelvianas y un par de aletas torácicas o pectorales y una o varias dorsales o una o varias anales en el plano sagital, pero no de forma simétrica. También presentan aleta caudal.
Utilizaron la segunda opción del problema de deshidrataciones periódicas. Estos peces desarrollaron en la faringe un par de apéndices, en forma de bolsas, que utilizaron en forma de pulmones primitivos. Estos pulmones se inflaban con aire inhalado a través de la boca. El cuerpo de los peces óseos estaba cubierto por escamas, siendo los huesos del cráneo los únicos vestigios de la armadura ósea de sus antecesores.

Estos peces divergieron rápidamente aun en el periodo Devónico en tres grupos diferentes; los paleoniscoides, los peces pulmonados y los crosopterigios.

La distribución muy dispersa de estos peces indica que en alguna época alcanzó amplia distribución.

Además evolucionaron también en otras dos adaptaciones significativas. Una fue el desarrollo de dos aurículas y de un tabique parcial en el ventrículo del corazón.

Esto permitió al menos una separación parcial de la sangre oxigenada que regresa de los pulmones y de la sangre desoxigenada que retorna al resto del cuerpo, lo cual produjo un mejoramiento notable de la eficiencia del sistema circulatorio, y la segunda adaptación fue el desarrollo del sistema enzimática necesario para la conversión del amoniaco en urea, sustancias menos toxica que la primera.

Este sistema enzimático está particularmente bien desarrollado en las especies de áfrica y Suramérica. Mientras permanecen en el agua, estos peces excretan deshechos nitrogenados en forma de amoniaco, al igual que lo hacen todos los peces de aletas rayadas. En tiempos de sequia, sin embargo, estos peces se entierran en el fango y comienzan a producir urea.

Cada uno de los huesos del brazo y de la pierna en el hombre es homologo de un hueso de las aletas pectorales y pélvicas, respectivamente, de un crosopterigio.

Los resto fósiles indican que los peces pulmonados arcaicos, al igual que algunos de sus descendientes modernos, cavaban en el fango e hibernaban durante periodos de sequia. Los crosopterigios provistos de aletas lobuladas podían resolver este problema de manera más eficaz.

Sus aletas lobuladas les permitían chapotear de una charca en trance de desaparecer, hacia otra en búsqueda de mejores condiciones. La combinación de pulmones y aletas lobuladas proporciono así el dispositivo estructural necesario para poder estar en un nuevo habitad no sobrepoblado todavía, un grupo de descendientes de los crosopterigios realizo precisamente este tránsito, aunque de manera fueron descendientes de los anfibios.