У рыб один круг кровообращения и двухкамерное сердце. Кровеносная система замкнутая, транспортирует кровь от сердца через жабры и ткани тела. В отличие от сердца других позвоночных, сердце рыб не приспособлено для разделения (даже частичного) обогащенной кислородом крови (аортальной) от не обогащенной (венозной). Структурно сердце рыб представляет собой последовательную серию из камер, заполненных венозной кровью: венозный синус, предсердие, желудочек и артериальный конус. Камеры сердца разделены клапанами, которые позволяют крови при сокращении сердца двигаться только в одном направлении (от венозного синуса к артериальному конусу), но не наоборот.
Основным органом газообмена рыб являются жабры, которые расположены по сторонам ротовой полости. У костистых рыб они закрыты жаберной крышкой, у других классов — свободно приоткрываются наружу. Во время вентиляции жабр вода попадает в ротовую полость через рот, а потом проходит между жаберными дугами и выходит наружу из-под жаберных крышек. Анатомически жабры состоят из полупроницаемых мембран и кровеносных сосудов, которые расположены на костных жаберных дугах. Специфической структурой, приспособленной для газообмена, являются жаберные лепестки, где под тонким эпителием находятся сильно разветвленные капилляры.
В дополнение к жабрам рыбы могут использовать и другие способы газообмена. На стадии личинки значительная часть газообмена осуществляется через кожу; несколько видов рыб имеют «легкие», где сохраняется увлажненный воздух (амия); некоторые виды могут дышать воздухом непосредственно (гурами).
Пищеварительная система и питание
Пищу захватывают и удерживают недефференцированными зубами, находящимися во рту. Изо рта, через глотку, а после пищевод пища попадает в желудок, там подвергается обработке ферментами, содержащихся в желудочном соке, вырабатываемым желудком, после желудка пища попадает в тонкую кишку с протоками печени и поджелудочной железы, а оттуда через анальное отверстие или клоаку, у некоторых видов, выводятся наружу непереработанные остатки пищи.
Рыбам присущ широкий спектр пищевых объектов и методов питания. В целом все рыбы могут быть разделены на травоядных, хищников, детритофагов и всеядных. Растительноядные рыбы могут питаться как макро-так и микроводорослями, а также водными цветочными растениями. Некоторые из таких рыб приспособлены к питаниюпланктоном, фильтруя его специализированными жаберными тычинками на жаберных дугах: например, разные видытолстолобиков (Hypophthalmichthys molitrix, Hypophthalmichthys nobilis) питаются исключительно за счет этого ресурса, и являются строго определенными рыбами-фильтраторами микроскопических водорослей, которые живут в толще воды. Морские рыбы из семейства Pomacentridae питаются бентосными макроводорослями, причем каждая рыба имеет определенный участок, где она вырывает все водоросли, оставляя для роста только те виды, которыми питается — при этом не вырывая их во время питания, а лишь частично объедая.
Хищные рыбы используют в качестве пищевого ресурса широчайший спектр объектов. Планктонные фильтраторы (такие как Китовая акула) отфильтровывают зоопланктон из толщи воды; кроме того, рыбы могут питаться ракообразными, моллюсками, плоскими, круглыми и кольчатыми червями, а также другими рыбами. Наиболее специализированными из хищных рыб являются те, которые питаются эктопаразитами других рыб (Labridae, Chaetodontidae и прочие), которые выбирают паразитов и отмершие кусочки кожи с поверхности тела рыб-«клиентов», которые специально посещают места обитания «чистильщиков».
Много видов рыб могут изменять тип питания на протяжении жизни: питающиеся планктоном в молодом возрасте, могут переходить на питание рыбами или крупнымибеспозвоночными во взрослой фазе развития.
Выделительная система и осморегуляция
Следствием проживания в водной среде является ряд проблем с осморегуляцией, с которыми сталкиваются как пресноводные, так и морские рыбы. Почти всем рыбам присущее осмотическое давление, показатель которого ниже (солоноводные рыбы) или выше (пресноводные рыбы) чем осмотическое давление внешней среды. Хрящевые рыбы — изоосмотические но, при этом, в организме хрящевых рыб концентрация солей намного ниже, чем в окружающей среде. Выравнивание осмотического давления при этом достигается благодаря повышенному содержанию мочевины и триметиламиноксида (ТМАО) в крови. Поддержание низкой концентрации солей в организме хрящевых рыб осуществляется благодаря выделению солей почками, а также специализированной ректальной железой, которая соединяется с пищеварительным трактом. Ректальная железа концентрирует и выводит как ионы натрия, так и хлорид-ионы из крови и тканей организма.
Костистые рыбы не является изоосмотическими, поэтому в ходе эволюции выработали механизмы, которые позволяют осуществлять вывод или задержку ионов. Морскиекостистые рыбы с низкой (относительно окружающей среды) концентрацией ионов в организме постоянно теряют воду, которая под действием осмотического давления выходит из их тканей наружу. Эти потери компенсируются за счет питья и фильтрации соленой воды. Катионы натрия и хлорид-ионы выводятся из крови через жаберные мембраны, в то время как катионы магния и сульфатные анионы выводятся почками. Пресноводные рыбы сталкиваются с противоположной проблемой, благодаря наличию в организме солей в концентрации высшей, чем в окружающей среде. Осмотическое давление в их организме выравнивается благодаря захвату ионов из водной среды через жаберные мембраны, а также благодаря выделению большого количества мочевины.