腔鳞鱼（thelodonts）是化石鱼类中最为丰富的一类，其骨鳞（bony scales）已被广泛研究。这些鳞片在生物的一生中不断形成并脱落，且在生物死亡后迅速分离。
骨骼是一种既耐机械损伤又相对容易化石化的组织，通常能保存内部细节，这使得鳞片的组织学和生长过程得以详细研究。腔鳞鱼的鳞片由一个不生长的“冠部”组成，冠部由齿质构成，其上部表面有时装饰有釉质层，基部则由无细胞骨（aspidine）构成。鳞片的生长基部由无细胞骨组成，有时会形成锚定结构以将鳞片固定在鱼体侧面。此外，腔鳞鱼的鳞片似乎存在五种骨生长类型，这可能代表了腔鳞鱼内部的五个自然类群，或者代表了从端元成员（meta-或ortho-齿质）到中齿质（mesodentine）组织之间的连续谱系。这五种鳞片形态似乎都与更衍生的鱼类类群的鳞片相似，表明腔鳞鱼类群可能是后续鱼类演化支的干群。
然而，仅依靠鳞片形态来区分物种存在一些缺陷。在每个生物体内，鳞片形状因身体部位的不同而有很大差异，不同部位之间还会出现中间形态——更糟糕的是，同一部位的鳞片形态甚至可能不一致。此外，鳞片形态并非特定类群所独有，同一部位上的鳞片在两种不同物种之间可能难以区分。
尽管最终使用这些趋同特征容易产生误差，但腔鳞鱼的形态学和组织学仍然是量化其多样性并区分物种的主要工具。基于鳞片形态和组织学，已提出了一个包含三个类群的框架。与现代鲨鱼物种的比较表明，腔鳞鱼的鳞片在功能上与现代软骨鱼类相似，同时也为生态位之间的广泛比较提供了可能。