Los parientes anteriores de Tiktaalik eran de la familia de los Eusthenopteron, con aletas natatorias, que evolucionaron durante el Devónico tardío, hace 26 millones de años. La pérdida de los niveles de agua hizo necesaria la evolución de esos peces hacia las cuatro patas. Las vértebras (espinas en el pez) tuvieron que evolucionar y hacerse más fuertes para aguantar un cuerpo que debía apoyarse en el fondo y trasladarse por tierra. También se produce el cierre de las aperturas operculares empleadas por los peces, pasando a los mecanismos de bombeo de aire bucales y costales propios de los animales de cuatro patas. Esto hizo que se ensanchase el cráneo y aumentara la capacidad bucal. Todos estos cambios craneales se asocian a nuevos patrones de locomoción y alimentación.