有頜脊椎動物的起源問題，實際也就是魚類是從那里發展來的問題。
因為頜是由鰓弓變來的，從理論上講，有頜脊椎動物應該是從無頜的脊椎動物發展來的。但是，我們從現在所知道的無頷脊椎動物中，卻難以找到可以作為有領脊椎動物祖先的候選者。這是什么原因呢？
無頜類具有兩重性。一方面是其原始性，無頜類的腦、中軸骨骼及偶鰭的發展水平，特別是尚未有從鰓弓發展來的頜，無疑都標志著無頜類還處在低于有頜脊椎動物中的魚類的水平。因此，在脊椎動物系統發生上，無頜脊椎動物確實處于有頜脊椎動物發展的前一階段。但是另一方面這些無頜類在不少地方卻又高度特化。例如鼻孔形式（單鼻孔或只有內鼻孔）就是其中之一，再如鰓弓中的頜弓非但沒有向頜的方向發展，而且在有些種類里已經退化了，以及由分別開口向外界的鰓孔發展為總的出鰓孔等等，這些都說明這些無頜類在發展中，已偏離了向著有頜類前進的方向。人們對于無頜類的了解主要是基于志留—一泥盆紀的甲胄魚，而這個時期的甲胄魚的陡然大量出現，和形態上的多樣化，都說明這時甲胄魚已經由少到多，達到大輻射大發展階段。從甲胄魚的特化和輻射發展，可以想像在志留紀或奧陶紀之前，無頜類曾有一個一般化、分化甚少的發展時期，就這個意義上講，我們現在看到的甲胄魚不是無頜脊椎動物發展的開始，而是無頜脊椎動物發展的結果。而有頜脊椎動物則可能與甲胄魚共同來源于同一祖先，一種一般化的原始無頜脊椎動物，或者來源于與雙鼻類（多鰓魚、鰭甲魚）祖先接近的原始無頜類，它們至少應保持有成對的外鼻孔和分別開口于外界的外鰓孔。因此，有頜脊椎動物的祖先應當是在早期的原始無頜類中尋找，在時間上則應遠在奧陶紀之前。
但是人們想像的無頜脊椎動物發展的前一階段，迄今沒有化石發現。對于這個問題的解釋，有人認為脊椎動物起源于淡水，而在志留紀之前，地球上絕大部分為海洋包圍，淡水分布有限，且可能屬于剝蝕區，因之鮮有淡水沉積巖石被保存下來。主張脊椎動物起源于海洋的人，認為無頜脊椎動物發展的前一階段，因為沒有骨甲所以不易于保存為化石。這些推測中究竟那種推測近于事實，目前尚無定論。但是，我們縱觀脊椎動物的整個發展歷史，則可發現這樣的事實，凡是一個新興的門類出現，其發展早期階段總是為數甚少，在生存斗爭中暫時處于劣勢。當我們發現它們存在時，常常已是這類動物處于輻射大發展的階段。因此在化石中，一個門類的早期原始代表常常缺乏，或者非常稀少。
