Tiktaalik roseae é conhecido do período Devoniano Superior, aproximadamente 375 milhões de anos atrás. Fósseis de Tiktaalik foram descobertos na atual Ilha Ellesmere em Nunavut, Canadá, que fazia parte de uma grande massa de terra perto do equador durante o Devoniano.

Durante o Devoniano, a região onde Tiktaalik foi encontrado era caracterizada por climas tropicais quentes com extensos sistemas fluviais e planícies de inundação. O ambiente era provavelmente um cenário deltáico ou estuarino, com águas rasas e de fluxo lento.

Tiktaalik ocupava um nicho único como uma espécie de transição entre peixes e primeiros tetrápodes. Provavelmente vivia em ambientes tanto aquáticos quanto semi-terrestres, usando suas nadadeiras semelhantes a membros para navegar em águas rasas e possivelmente aventurar-se em terra. As adaptações do organismo sugerem que ele era capaz de se sustentar em áreas encharcadas e ao longo da borda da água, explorando recursos em ecossistemas aquáticos e terrestres.