英格兰志留纪中期的沉积物中发现了更完整的早期脊椎动物化石，它们代表了一些样子像鱼的非常原始的脊椎动物：身体细长呈管状，没有上下颌，只在身体的前端有一个吸盘状的口；眼睛后面、头部两侧各有一排圆形的鳃孔；具有分成上下两叶的尾鳍，下叶较长、上叶较短而高，这样的尾巴类型叫做歪尾型。这种动物与现代仍然生活在海洋中的七鳃鳗有很多的相似之处，它们被分别命名为莫氏鱼和花鳞鱼。

到了泥盆纪时，这一大类早期的脊椎动物达到了繁盛时期，各种各样的无颌鱼形脊椎动物的化石在世界各地都有发现。它们没有上下颌骨，作为取食器官的口不能有效地张合，只能靠吮吸甚至仅靠水的自然流动将食物送进嘴里食用；因此，它们被称做无颌类。

此外，它们没有真正的偶鳍，中轴骨骼还只是软骨质而不是真正的骨质(即硬骨质)。有代表性的无颌类身体前部的体表具有骨板或鳞甲，彼此相连，就像古代武士的铠甲一样起着保护身体的作用，因此一般又将它们称为甲胄鱼类。

不同类群的无颌类彼此之间仍有相当大的差异。很可能，这些不同类群在其有化石记录的时代之前，已经各自经历了长期的进化过程。根据这些差异，可以把包括现代类型在内的所有无颌类分为以下两个亚纲和几个目：

单鼻孔亚纲：特点是具有单一的鼻孔、较多的鳃孔和骨质的头盾(即头部的骨质甲胄)。包括4个目，即头甲鱼目、盔甲鱼目、缺甲鱼目和圆口目。圆口目是包括七鳃鳗在内的现代无颌类动物。甲胄鱼是头甲鱼目的典型代表。头甲鱼的身体可长达0.5米，腹部很平，背部凸起，尾巴上翘，头上盖着坚固的骨板，眼睛长在头顶上。头甲鱼的头顶中间和头甲周围有一道深沟，是神经集中的地方。

双鼻孔亚纲：特点是具有对内鼻孔，外鼻孔不存在；形态多样，甲片复杂。包括3个目，即鳍甲鱼目、盾鳞鱼目和多鳃鱼目。多鳃鱼目是中国特有的无颌类，主要发现于云南曲靖、武定等地。它们不仅有一对内鼻孔，而且有在头甲鱼类中尚未出现的硬骨质的脊椎骨；不过，它们的硬骨质脊椎骨像七鳃鳗一样还只是雏形，仅有竖立在脊索上侧的小骨片而没有其他成分。

甲胄鱼属无颌脊椎动物，甲胄鱼确实处于有颌脊椎动物发展的前一阶段。但是另一方面这些无颌类在不少地方却又高度特化。例如鼻孔形式（单鼻孔或只有内鼻孔）就是其中之一，再如鳃弓中的颌弓非但没有向颌的方向发展，而且在有些种类里已经退化了，以及由分别开口向外界的鳃孔发展为总的出鳃孔等等，这些都说明这些无颌类在发展中，已偏离了向着有颌类前进的方向。

人们对于无颌类的了解主要是基于志留—泥盆纪的甲胄鱼，而这个时期的甲胄鱼的陡然大量出现，和形态上的多样化，都说明这时甲胄鱼已经由少到多，达到大辐射大发展阶段。从甲胄鱼的特化和辐射发展，可以想像在志留纪或奥陶纪之前，无颌类曾有一个一般化、分化甚少的发展时期，就这个意义上讲，我们看到的甲胄鱼不是无颌脊椎动物发展的开始，而是无颌脊椎动物发展的结果。而有颌脊椎动物则可能与甲胄鱼共同来源于同一祖先，一种一般化的原始无颌脊椎动物，或者来源于与双鼻类（多鳃鱼、鳍甲鱼）祖先接近的原始无颌类。

但是人们想像的无颌脊椎动物发展的前一阶段，迄今没有化石发现。对于这个问题的解释，有人认为脊椎动物起源于淡水，而在志留纪之前，地球上绝大部分为海洋包围，淡水分布有限，且可能属于剥蚀区，因之鲜有淡水沉积岩石被保存下来。

主张脊椎动物起源于海洋的人，认为无颌脊椎动物发展的前一阶段，因为没有骨甲所以不易于保存为化石。这些推测中究竟那种推测近于事实，尚无定论。但是，我们纵观脊椎动物的整个发展历史，则可发现这样的事实，凡是一个新兴的门类出现，其发展早期阶段总是为数甚少，在生存斗争中暂时处于劣势。当我们发现它们存在时，常常已是这类动物处于辐射大发展的阶段。因此在化石中，一个门类的早期原始代表常常缺乏，或者非常稀少。

颌既是重要的摄食器官，同时也是进攻敌害的有力武器。甲胄鱼由于缺乏这样的有利器官，在取食上有赖于鳃的过滤，所以鳃的数目远比鱼类要多，因此鳃区在身体中占有相当大的比例，造成了头大尾小不相称的体形。在防御上则借助于笨重的甲胄，只有被动的防守。与有颌的鱼类比较起来，这些自然是很大的弱点。有颌鱼类虽然在志留纪已经出现，

但是志留纪晚期和泥盆纪早期的鱼类主要是小形的盾皮鱼和棘鱼。泥盆纪中期以后情况发生了很大变化，这时不但像粒骨鱼这样的盾皮鱼类已发展成为巨大的凶猛肉食者，同时更进步的鱼类如软骨鱼类、软骨硬鳞鱼类，总鳍鱼及肺鱼等均已得到很大发展。

甲胄鱼与之相比，真是相形见绌了。在新的形势下，原来曾是先进的、适应的甲胄鱼变得落后和不适应了。先进的取代落后的，适应的淘汰不适应的，这是生物发展中的新陈代谢规律。随着鱼类机能越来越完善，和数量的发展，甲胄鱼的位置势所必然地为鱼类所代替。