Avec les inclassables cyclostomes (ou agnathes : sans mâchoire inférieure), vieux de 450 millions d'années et dont il ne reste que deux genres vivants (lamproie, myxine), les poissons sont les plus anciens animaux vertébrés. Ils possèdent donc une colonne dorsale articulée, cartilagineuse ou osseuse, appelée corde; et un système nerveux situé dans la région dorsale (encéphale, moelle épinière). Leur tube digestif, ventral, communique avec l'extérieur par des fentes brachiales que les batraciens n'utilisent qu'à l'état de têtard, tandis que les vertébrés à respiration aérienne (reptiles, oiseaux, mammifères) ne les conservent qu'au stade embryonnaire. Les poissons se caractérisent de plus par leurs nageoires, extrêmement variables en forme, en taille et dont le nombre peut aller de un à douze; et par leur corps souvent fusiforme et toujours uni à la tête sans rétrécissement du cou. Ces particularités, que l'on retrouve chez certains mammifères, participent évidemment de leur adaptation à leur milieu toujours aquatique, mais elles ne doivent pas cacher leurs nombreuses différences, notamment de texture de peau (lisse, écaillée ou épineuse) et de forme. La plupart des poissons possèdent, sous l'épine dorsale au niveau de l'abdomen, une vessie aérienne pleine d'un fluide gazeux qui leur permet de rester sans effort à un niveau donné. Leur sang est rouge. Il s'oxygène dans les branchies, orifices latéraux munis de lamelles vasculaires; se réunit dans une aorte dorsale qui le distribue dans l'organisme; puis rejoint le coeur dans lequel, celui-ci ne comptant qu'une oreillette et un ventricule, il ne passe donc qu'une seule fois. L'encéphale, peu développé, est cependant relié à un système nerveux complet, aux organes sensoriels très sensibles, particulièrement pour ce qui concerne l'odorat et le toucher. Les poissons sont en général ovipares, les oeufs pondus par la femelle étant fécondés par le mâle qui les arrose de sa laitance puis les abandonne dans l'eau. Quelques espèces s'accouplent et sont ovovipares (l'oeuf éclôt dans l'ovaire ou même, chez certains sélaciens, dans un véritable utérus).
Les poissons sont regroupés en une super-classe constituée de quatre classes dont les plus anciennes, uniquement fossiles, apparurent au Primaire, entre le Silurien et le Dévonien (entre 420 et 345 millions d'années). Bien que les découvertes de la paléontologie viennent régulièrement questionner ce classement, on donne en général la primauté aux placodermes ou poissons "cuirassés", à la tête et au thorax revêtus de plaques osseuses et au corps couvert d'écailles. Les acanthodiens, ainsi nommés pour leurs nageoires en aiguillon (akanthos : épine) seraient apparus au même moment. Les deux autres classes, dont les traces fossiles datent d'environ 350 millions d'années, englobent tous les poissons existant à ce jour. Outre la consistance du squelette, l'absence de vessie gazeuse caractérise les chondrichthyens ou poissons "cartilagineux", répartis en sélaciens (squales, raie) et en holocéphales (chimère). Les ostéichthyens, ou poissons "osseux", comptent environ 30 000 espèces (soit plus de la moitié de l'ensemble des vertébrés), principalement regroupées au sein du super-ordre des téléostiens (littéralement : "os achevé"), riche de 30 ordres.