泥盆纪有大量的巨型鱼类,包括一些无颌鱼类:肿胀钝厚鱼(Pycnosteus tuberculata)是类似于蝠鲼的,体宽超1.5米的大鱼。泥盆纪被称为鱼类时代,也包含了大量有颌鱼类:出土了最后的奇虾的洪斯吕克页岩出土了巨大的棘鱼类,约2米长的洪斯吕克刃棘鱼(Machaeracanthus hunsrueckianum),泥盆纪还出现了地理卡洛威廉明娜鱼(Carolowilhelmina geognostica)——一种类似剑鱼的大型掠食性盾皮鱼。出名的巨型种还有大名鼎鼎的邓氏鱼(Dunkleosteus)、泰坦鱼(Titanichthys,滤食性),还有不那么出名的蛇发女怪鱼(Gorgonichthys,体型上可能不小于邓氏鱼),同一岩层还有巨大奇诡的海因茨鱼(Heintzichthys)和邦加特鱼(Bungartius),当地还有游泳迅速的史前软骨鱼类裂口鲨(Cladoselache)。泥盆纪也有许多有趣的辐鳍鱼,比如凶猛南极鳕(Austelliscus ferox)和克氏固鳞鳕(Tegeolepis clarki,约1米长)。