Šiandien dauguma varliagyvių, tokių kaip varlės, rupūžės, salamandros ir tritonai, yra palyginti maži, paprastai mažesni nei 18 cm (7 colių) dydžio. Didžiausias gyvas varliagyvis, Kinijos milžinas salamandras, yra žymiai didesnis ir gali siekti iki 1.83 m (6 pėdų). Tačiau tai labai netipiška šiuolaikiniams varliagyviams.
Labai seniai, prieš evoliucionuojant sudėtingiems amnionams (gyvūnams, kurių kiaušinėlius galima dėti ne vandenyje), pavyzdžiui, protokrokodiliniams ropliams, varliagyviai buvo dominuojantys tetrapodai Žemėje ir apėmė didžiausius plėšrūnus. Šis laikas prasidėjo, kai varliagyviai pirmą kartą išsivystė vėlyvojo devono / ankstyvajame karbone, maždaug prieš 360 milijonų metų. Milžiniški varliagyviai išpopuliarėjo karbone, o ankstyvajame Perme pradėjo nykti, kai išsivystė didesni ir geresni ropliai, kaip ir pelikozaurai. Jie beveik visiškai išnyko permo-triaso periodo išnykimo metu prieš 251 milijoną metų, tačiau išliko mažose kišenėse dabartinės Australijos ir Kinijos teritorijoje iki 120 milijonų metų.
Per visą žemiškojo gyvenimo istoriją buvo trys varliagyvių poklasiai: Lisamfibijos, apimančios visus šiuolaikinius varliagyvius, lepospondilai, senovės paleozojaus santykinai mažų varliagyvių grupė ir labirintodontai, apimantys visus milžiniškus varliagyvius ir daugelį kitų. Iš jų šiandien tebėra gyvos tik Lisamfibijos. Yra daug diskusijų, ar šiuolaikiniai varliagyviai išsivystė iš vienos iš šių senovės grupių, ar savarankiškai įgijo savo šiuolaikines savybes.
Kai kurie milžiniški varliagyviai buvo vadinami tritonais žudikais dėl jų paviršutiniško panašumo į šiuolaikinius tritonus. Grupė, kuriai priklausė visi milžiniški varliagyviai, Labyrintodontia, taip pavadinta dėl to, kad dentinas ir emalis ant jų dantų savo išvaizda primena labirintą. Daugiausiai labirintodontų buvo vadinami temnospondiliukais, kurie įvairavo ir užpildė daug tuščių antžeminių nišų. Labiausiai paplitęs šių gyvūnų kūno planas buvo panašus į labai didelį driežą su išsiplėtusiomis kojomis ir per didele galva bei žandikauliais. Vienų kūnas buvo ilgas, lieknas, o kitų – trumpi, stambūs.
Dauguma milžiniškų varliagyvių buvo nuo 2 iki 4 metrų ilgio, nors kai kurie, pavyzdžiui, Prionosuchus, buvo net 9 m ilgio – didžiausias kada nors gyvenęs varliagyvis, kuris būtų buvęs vienas didžiausių kompleksinių gyvūnų, gyvų tuo metu. Laikas. Šis milžiniškas varliagyvis labai suartėjo su krokodilu, į kurį jis paviršutiniškai buvo panašus.