Cá tối cổ là một nhóm sinh vật thuộc lớp cá, xuất hiện từ thời kỳ Devon cách đây hàng trăm triệu năm. Chúng được coi là một trong những mắt xích quan trọng trong quá trình tiến hóa từ động vật thủy sinh lên động vật cạn do sở hữu nhiều đặc điểm vừa duy trì của loài cá vừa khởi đầu cho những đặc tính của động vật có xương sống trên cạn ngày nay. Cá tối cổ bao gồm những giống như cá vây thùy và cá vây tia, trong đó cá vây thùy đóng vai trò nổi bật nhất với cấu tạo vây thịt dày khỏe, có các đốt xương liên kết gần giống chân tay của động vật bốn chân. Đặc biệt, ở một số loài, phổi nguyên thủy bắt đầu phát triển song song với mang giúp chúng thích nghi với điều kiện môi trường biến đổi, dẫn đến sự ra đời của những lớp động vật lưỡng cư và bò sát cổ đại.

Sự xuất hiện của cá tối cổ không chỉ tạo cầu nối giữa cá hiện đại và động vật bốn chân mà còn làm sáng tỏ nhiều bí ẩn trong lịch sử phát triển của sinh giới. Qua hóa thạch được tìm thấy ở nhiều khu vực trên thế giới, các nhà khoa học nhận thấy rằng đặc điểm giải phẫu của cá tối cổ mang đậm sự chuyển tiếp với xương sọ phân chia rõ ràng hơn, sự hình thành các chi kiểu mới lâu dài cũng như sự phát triển của hệ tuần hoàn thích hợp với đời sống trên cạn. Những thay đổi tiến hóa này diễn ra trong hàng triệu năm, thể hiện khả năng thích ứng mạnh mẽ trước biến động môi trường khắc nghiệt như thời kỳ tuyệt chủng hàng loạt. Nhờ đó, cá tối cổ giữ vị trí độc đáo trong nghiên cứu về nguồn gốc và sự đa dạng của giới động vật ngày nay.

Ngày nay, số lượng cá tối cổ còn sống sót rất ít và chủ yếu giới hạn ở một số loài thuộc chi và họ đặc biệt, điển hình là Latimeria chalumnae (cá vây tay) được phát hiện ở ngoài khơi châu Phi năm 1938. Việc phát hiện và nghiên cứu mẫu vật sống này đã tạo cơ hội lớn cho các nhà khoa học tiến hành đối chiếu, so sánh trực tiếp giữa các hóa thạch và sinh vật còn tồn tại, qua đó bổ sung nhiều giả thiết quan trọng về sự tiến hóa của các loài xương sống. Đồng thời, sự tồn tại không bị thay đổi nhiều của cá tối cổ suốt hàng triệu năm đã trở thành biểu tượng cho quá trình bảo tồn đặc điểm nguyên thủy của sinh vật, nhấn mạnh vai trò to lớn của chúng trong việc khám phá lịch sử phát triển sự sống trên Trái Đất.