W późnym triasie (karnik) powierzchownie bardzo przypominały je Metoposauridae, osiągające 1,5 m długości, a różniące się od poprzednich innym ustawieniem oczodołów, a także szerokogłowe plagiozaury osiągające około 1 m, mające skrzela zewnętrzne.
Na przełomie triasu i jury (wymieranie triasowe) wielkie temnospondyle wyginęły. Przetrwały jedynie 2 rodziny z Gondwany: Brachyopidae i Chigutisauridae. Interesujące jest, że w okresie jurajskim znów osiągnęły one duże rozmiary (te pierwsze zamieszkiwały dzisiejsze Chiny, drugie natomiast Gondwanę).
Najpóźniejszym znanym temnospondylem jest wielki kulazuch z rodziny Chigutisauridae, zamieszkujący Australię we wczesnej kredzie. Wydaje się, że zwierzęta te przetrwały w dolinach ryftowych, zbyt zimnych dla krokodyli, koegzystujących z dinozaurami. Osiągając 5 m długości był jednym z największych, i ostatnim przedstawicielem całej grupy.
Systematyka 2 rodzaje kręgów Pierwotna klasyfikacja temnospondyli opiera się na strukturze ich kręgów. Formy wcześniejsze o skomplikowanej budowie kręgów z mnóstwem oddzielnych elementów nazwano „Rachitomi”. Duże triasowe zwierzęta o prostszych i lżejszej budowy kręgach nazwano zaś „Stereospondyli”. Klady te uznano za podrzędy w rzędzie temnospondyli.