Подкласс двоякодышащие — это немногочисленная группа рыб, совмещающая черты примитивной организации с чертами специализации и приспособленности к жизни в водоемах, обедненных кислородом. Представитель двоякодышащих — неоцератод — самая крупная из ныне живущих рыб этой группы (длина до 175 см). Наряду с жабрами у неоцератода имеется и орган дыхания атмосферным воздухом — легочный мешок. Эта рыба обитает в реках Восточной Австралии. Летом, когда водоемы мелеют и обедняются кислородом, она дышит преимущественно легкими, часто поднимается на поверхность и заглатывает воздух. Проводя жизнь в непересыхающих водоемах, неоцератод в спячку не впадает. В отличие от него, распространенный в пресных водах Африки другой представитель двоякодышащих — протоптерус — при пересыхании водоема зарывается в ил и впадает в спячку, которая длится около 5 месяцев. В это время он дышит только парным легким.

В Африке, Южной Америке и Австралии обитают двоякодышащие рыбы, которые дышат не только жабрами, но и плавательным пузырем, соединенным протоком с глоткой. Впрочем, строением их ячеистый плавательный пузырь мало чем отличается от настоящих легких. У большинства современных видов это даже парный орган, как у всех высших позвоночных. Двоякодышащие рыбы втягивают воздух в «легкие» ноздрями при закрытом рте, как и все наземные позвоночные, но, кроме того, они могут дышать и жабрами, как рыбы. Все они — обитатели пресных водоемов, которые в сухой период года частично или полностью пересыхают. Тогда двоякодышащие рыбы залегают в вырытые в грунте норы и впадают в спячку. Африканские протоптеры могут прожить без воды 9 месяцев, а один подопытный протоптер установил рекорд — более четырех лет!

И протоптеры, и южноамериканские чешуйчатники из бассейна Амазонки во время спячки дышат воздухом. Австралийский рогозуб не впадает в спячку и выживает, если от его водоема остается хотя бы зловонная лужа. Даже тогда он, дыша своим непарным «легким», чувствует себя хорошо, но совсем без воды быстро погибает.

У некоторых, обитающих на глубине 560 м, где царит вечная темнота, есть органы свечения (фотофоры). Состоит из трёх слоёв клеток. В цитоплазме клеток нижнего слоя содержатся микроскопические кристаллы мочевой кислоты, отражающие свет. Этот слой выполняет роль рефлектора.

Средний слой образован световырабатывающими клетками-фотоцитами.

Верхний слой образован прозрачной, пропускающей лучи света кутикулой. У рыб этот слой представлен прозрачными участками кожного покрова.

Фотофоры часто содержат биолюминесцентные бактерии, которые используют углеводы и кислород из крови рыб, а взамен вырабатывают свет. Результатом этой реакции и является биолюминесценция. Фотофоры могут светиться непрерывно благодаря обитающим в них фотобактериям. Но преимущественно свечение фотофоров носит импульсный характер и контролируется нервной системой. Светящийся орган представляет собой железу, заполненную слизью, в которой заключены биолюминесцентные бактерии. Благодаря расширению стенок артерий, питающих железу кровью, рыба может произвольно вызывать свечение бактерий, нуждающихся для этого в притоке кислорода, или прекращать его, сужая сосуды. Обычно свечение происходит в виде серии последовательных вспышек, индивидуальных для каждого вида. У большинства рыб глаза довольно далеко отстоят друг от друга. Следовательно, воспринимаемая ими картина плоская, а не трехмерная.