La naissance de l'ichtyologie moderne procède des écrits de trois érudits du XVI siècle : Ippolito Salviani (1514-1572), Pierre Belon (v. 1517-1564) et Guillaume Rondelet (1507-1566). Tous trois réalisent de vraies études exhaustives, ce qui n'avait jamais été fait. Leurs découvertes originales connaissent de ce fait un large succès.
Pierre Belon fait paraître L'histoire naturelle des estranges poissons marins, avec la vraie peincture et description du daulphin, et de plusieurs autres de son espèce en 1551 et La Nature et diversité des poissons, avec leurs pourtraicts représentez au plus près du naturel en 1555. Le terme de poisson regroupe encore tous les animaux marins : de la baleine à l'otarie, du crustacé à l'anémone en passant par l'hippopotame ou la loutre et, bien sûr, les poissons.
En 1554, Salviani fait paraître son Aquatilium Animalium Historia, illustré par des gravures sur cuivre, l'un des premiers livres faisant appel à ce genre de procédé.
Rondelet fait paraître en 1554-1555 plusieurs livres sur la faune aquatique d'une très grande qualité scientifique. Il est notamment très critique sur les connaissances des auteurs anciens. Le De Piscibus Marinum de Rondelet est bien souvent cité comme l'ouvrage le plus influent ; il regroupe 224 espèces de poissons.
La description d'Ulisse Aldrovandi (1522-1605) des poissons de son cabinet de curiosités montre l'intérêt des premiers naturalistes pour la faune aquatique.
On connaît, au début de ce siècle, un peu plus de 1 200 espèces de poissons. Les progrès notables réalisés dans la navigation et la construction navale sont le point de départ d'une nouvelle pratique de l'ichtyologie. Cette période la plus riche en termes d'exploration et de colonisation, et sur la base de l'intérêt pour la navigation, l'histoire naturelle peut se développer.
Georg Markgraf (1611-1648), originaire de Saxe, écrit le Historia Naturalis Brasilae en 1648. Cet ouvrage est la première étude scientifique de cent espèces de poissons venant d'une autre région que la Méditerranée.
En 1686, publication par John Ray (1627-1705) de De Historia piscium de Francis Willughby (1635-1672) décédé quatorze ans plus tôt. Il s'agit d'une œuvre extrêmement importante, clarifiant la classification, jusque là très embrouillée, des poissons. 178 espèces décrites étaient des découvertes récentes. 420 espèces y sont décrites dont près de 180 encore acceptées de nos jours.