U lalokoploutvých, plicníkovitých a jeseterovitých plní funkci podpory v axiální kostře notochord, obklopený hustou membránou pojivové tkáně. Dobře vyvinuté, někdy částečně zkostnatělé horní oblouky tvoří kanál, ve kterém leží mícha. Žebra jsou připojena ke špatně vyvinutým spodním obloukům. Někteří z předků těchto skupin měli více či méně vyvinutá těla obratlů.
U mnohoperných a všech kostnatých ryb jsou dobře vyvinuté kostěné obratle amfikolózního typu (bikonkávní). Silně redukovaný notochord má výraznou strukturu: je rozšířen v prostoru mezi obratlovými těly a v silně zúžené formě prochází kanálem ve středu obratlového těla.
Obratle trupu nesou kostěné horní oblouky zakončené dlouhými horními trnovými výběžky; dlouhá a tenká kostěná žebra, dobře vyvinutá u většiny kostnatých ryb, jsou připojena k příčným výběžkům obratlových těl. Obratle kaudálního úseku nesou horní oblouky s trnovými výběžky a příčné výběžky se pohybují dolů a spojujíce se ve dvojicích tvoří dolní oblouky, uzavřené spodními výběžky. Prostory mezi oblouky jsou pokryty hustým filmem pojivové tkáně. Horní kanál obsahuje míchu; dolní oblouky ocasních obratlů tvoří hemální kanál, ve kterém probíhá ocasní tepna a žíla, chráněné před stlačením silnými svaly tohoto úseku. Obratle jsou navzájem spojeny pomocí kloubních výběžků umístěných na bázi horních oblouků. Takové klouby poskytují pevnost axiálnímu skeletu při zachování jeho pohyblivosti. Páteř se může ohýbat převážně v horizontální rovině. U většiny kostnatých ryb leží tenké svalové kosti hluboko ve svalech a vytvářejí dodatečnou podporu pro svalová vlákna.
Lebka kostnatých ryb, stejně jako všech obratlovců, je rozdělena na dřeňovou (axiální) a viscerální část.
U jeseterů zůstává mozková lebka chrupavčitá; Pouze u starých ryb se v něm objevují drobné osifikace. Chrupavčitá lebka je z vnější strany pokryta souvislou schránkou z velkého množství krycích kostí. Ale většina kostnatých ryb se vyznačuje nahrazením chrupavky mozkové lebky hlavními kostmi přímo sousedícími navzájem nebo spojenými zbytky chrupavky a relativně malým počtem krycích kostí – zbytků primární skořápky. Osifikace mozkové lebky je vysoce rozvinutá u ganoidů (kromě jeseterů) a kostnatých ryb. U lalokoploutvých a plicníkových je v lebce zadrženo velké množství chrupavky a vyvine se pouze několik hlavních kostí; jejich primární obal z krycích kostí je dobře vyvinut.
U kostnatých ryb se v týlní části tvoří čtyři kosti ohraničující foramen magnum – hlavní (basioccipitale), dva boční (occipitale laterale) a horní (supraoccipitale) týlní hrbolky. V boční stěně lebky je 5 ušních kostí (ossa otici). V oblasti očnice vznikají sfenoidní kosti: okulosfenoidní (orbitosphenoideum), hlavní (basisphenoideum) a laterální sfenoidní (laterosfenoideum). V oblasti čichové oblasti se tvoří nepárová střední kost (mesethmoideum) a párové laterální čichové kosti (ectoethmoideum). Všechny tyto kosti jsou základní: vyvíjejí se osifikací oblastí chrupavky. Horní část lebky je pokryta 3 páry krycích kostí: nosní (nasale), velmi velká čelní (frontale) a malá temenní (parietale). Spodní část lebky tvoří dvě nepárové krycí kosti: velký parasfenoid (parasphenoideutn) a zub nesoucí vomer (votner). Kvůli složitému vnějšímu reliéfu kostí nejsou hranice mezi nimi vždy viditelné.
Viscerální kostra lebky je soustava chrupavčitých nebo zkostnatělých oblouků v různé míře – maxilární, jazylka a 5 žáber; čtyři integumentární kosti tvoří operculum. Krycí kosti zpevňují čelistní oblouk a tvoří sekundární čelisti. Kostnaté ryby se vyznačují hyostylií: spojením čelistního oblouku a sekundárních čelistí s mozkovou lebkou přes horní prvek hyoidního oblouku – přívěsky neboli hyomandibulare. Pouze u pluňáků horní čelist srůstá se spodkem lebky (autostyly) a kyvadlo, které ztratilo svou funkci, se zmenšuje.
U jeseterů si viscerální kostra zachovává mnoho chrupavek a sekundární čelisti jsou špatně vyvinuté. U kostnatých ryb je chrupavka v tomto úseku zcela nahrazena kostmi.
Schéma uspořádání kostí v lebce kostnaté ryby
V důsledku osifikace primární horní čelisti – palatoquadrátové chrupavky – se na každé straně vytvoří palatinová kost nesoucí zub (palatinum) a v zadní části – zadní pterygoidní (metapterygoideum) a čtvercové (quadratum) kosti. Mezi nimi jsou integumentární vnější a vnitřní pterygoidní kosti (ectopterygoideum a entopterygoideum). Primární dolní čelist – Meckelova chrupavka, zkostnatělá, přechází v kloubní kost (articulare), tvořící čelistní kloub s kostí čtyřhrannou. Kostnaté ryby mají dobře vyvinuté sekundární čelisti vyrobené z krycích kostí; rostou spolu nebo jsou spojeny vazy s kostmi primárních čelistí. V horní čelisti budou takovými sekundárními formacemi premaxilla (praemaxillare) a maxillare (maxillare) kosti; sedí na nich zuby (u některých druhů chybí na jedné nebo obou kostech). Silná integumentární zubní kost (dentale) tvoří hlavní část dolní čelisti. Funkci uchopení a držení kořisti plní primární i sekundární čelist.
Síla a charakter zubů, stejně jako relativní velikost čelistí a poloha ústního otvoru odrážejí potravní specializaci každého druhu.
Jazylkový oblouk je tvořen hlavními kostmi. Jeho horní prvek, přívěsek, představuje velká kost hyomandibulare, se širokým horním okrajem připojeným ke sluchové části axiální lebky. Přes přídavnou kost symplecticum hyomandibulare, která se odděluje od spodního konce přívěsku, se připojuje ke kosti čtyřhranné (hyostyly!) a krátkým zkostnatělým vazem interhyale – ke spodnímu prvku hyoidního oblouku – jazylce. ve kterém se tvoří několik osifikace, často splývající do společného kostního hyoidea. Přední konce hyoidů pravé a levé strany jsou navzájem spojeny nepárovou kostí – kopulí, která podpírá záhyb jazyka. K jazylce jsou připojeny tenké zakřivené kosti – paprsky žaberní membrány – které podpírají kožovitý okraj opercula. Operkulum kostnatých ryb je tvořeno krycími kostmi. K zadnímu okraji závěsné a čtyřhranné kosti těsně přiléhá mohutná, ostře zakřivená preoperculum kost (praeoperculum), ke které jsou připojeny kosti operculum, interoperculum a suboperculum.
Žábrové oblouky 5 párů. První čtyři se skládají ze 4 zkostnatělých párových prvků spojených navzájem klouby; páté nepárové prvky umístěné níže spojují oblouky navzájem. Tyto žaberní oblouky nesou žábry. Pátý (zadní) žaberní oblouk se skládá pouze ze dvou velkých párových prvků; Některé druhy mají na sobě hltanové zuby (tvar a velikost hltanových zubů odráží potravní specializaci.
Párové končetiny a jejich pásy. Párové končetiny kostnatých ryb představují prsní a břišní ploutve. U několika druhů jsou pánevní ploutve zmenšené. V podtřídě lalokoploutvých ryb má vnitřní kostra párových prsních a pánevních ploutví centrální členitou osu, ke které jsou připojeny radiály (mohou být v různé míře redukovány). U pluňáků jsou radiály připojeny k bokům segmentů dobře vyvinuté centrální osy v párech (biseriální typ ploutve). Toto je kostra ploutví Neoceratos a mnoha fosilních forem. U jiných moderních plicníků jsou radiály redukovány a vláknitá ploutev si zachovává pouze členitou středovou osu.
U lalokoploutvých ryb jsou radiály připojeny k méně zřetelně členěné středové ose pouze na jedné straně (jednosériový typ). Vnitřní kostra ploutví u lalokoploutvých ryb zůstává chrupavčitá, ale u fosilních forem se v ní vyvinuly osifikace. Okrajovou část ploutve podpírá exoskelet – lepidotrichia – kostěné paprsky kožního původu. V podtřídě paprskoploutvých je vnitřní kostra párových ploutví jednodušší. U polypenátů leží tři částečně zkostnatělé bazální elementy na bázi prsní ploutve; k nim přiléhá řada malých radiálů, k nimž jsou připevněny základy kostěných kožních paprsků – lepidotrichia. U ostatních paprskoploutvých jsou bazální prvky redukovány. V prsních ploutvích je k pletenci připojeno malé množství zkostnatělých radiálů; Lipidotrichia jsou připojeny k radiálům a částečně přímo k pletenci. V pánevních ploutvích je vnitřní kostra redukována a lepidotrichia jsou připojeny přímo k pánevnímu pletenci (u několika druhů je zachováno několik radiálů).
Primární pás prsních ploutví u jeseterů vypadá jako dva chrupavčité polooblouky, z vnějšku pokryté několika dermálními kostmi tvořícími sekundární pás. U plicníků jsou kosti sekundárního pletence pohřbeny pod kůží a těsně přiléhají k primárnímu chrupavčitému pletenci, což jej výrazně posiluje. U jiných skupin kostnatých ryb primární pletenec osifikuje a tvoří lopatku (scapula) a coracoid (coracoideum). Obvykle jsou poměrně malé a slouží vlastně jako redukované bazální prvky vnitřní kostry ploutve. Funkci pásu plní pouze sekundární kosti. Z nich je zvláště velký cleithrum, který se prostřednictvím přídavných kůstek supracleithrum – posttemporale připojuje k týlní části lebky. Kleithrum pravé a levé strany na ventrální straně těla jsou vzájemně spojeny. Tyto přeměny poskytují silnější fixaci pletence prsní ploutve než u chrupavčitých ryb.
