在文学、艺术作品的加成下，“美人鱼”的形象家喻户晓。传说中的“人鱼”的原型，可能性最大的是海牛目食草哺乳动物，例如儒艮（Dugong dugon）。儒艮半身探出水面呼吸的形态，确实和人体有几分相似，菲律宾一些民族的语言中，儒艮也被叫做“海中的女人”。
中国古籍里常见“鲛人”的相关典故，《搜神记》描述：“南海之外，有鲛人，水居如鱼，不废缉绩，其人能泣珠”。有人认为，这描述的实际上是擅长潜水采珠的南太平洋原住民。但历史上的“人鱼”原型，并不限于儒艮和人类，有一类动物经常和人鱼联系到一起，却往往被我们忽视——两栖类。
安徒生童话里的人鱼是真善美的化身，但在一些传说里，人鱼却是能造成海难、对人类冷酷无情的海妖。古希腊神话的塞壬（Siren），可能是美人鱼的最知名传说之一，她们是居住在岛上的神秘精魅，用优美的歌声诱惑水手，让船只在风浪中颠覆。
早期的塞壬形象为人头鸟身，或是上半身为女人、下面长着鸟腿，后来转变成了人身鱼尾的形象。中世纪欧洲雕塑、绘画中的塞壬造型经常为人身双鱼尾（可能是出于画面对称的考虑），星巴克的logo灵感也是从中得来。
文艺复兴以来，不少学者都致力于将美人鱼传说转变为现实。
丹麦医学家巴托林（Thomas Bartholin，1616-1680）曾在哥本哈根解剖标本博物馆中，展出了“美人鱼的手和肋骨”（其实是海牛的骨骼）。丹麦神学家兼博物学家庞托皮丹（Erik Pontoppidan，1698-1764）认为，“陆地上的每一种生物都能在海洋中找到对应物”，所以海洋里也会有类人生物存在，他在著作《挪威自然史》中汇总了挪威等地目睹“美人鱼”的记录。
瑞典生物学家、“生物分类学之父”林奈（Carl Linnaeus，1707-1778）试图揭开神奇动物的面纱。1766年，他描述了一种产自北美洲的“近似人鱼”的动物，既有肺，又有鳃，既有类似鱼的尾巴，又有类似人的肛门，还有巴托林所发现的前肢和肋骨。林奈将这种动物命名为“Siren lacertina”，来体现它的人和鱼双重特质。
林奈不是最早将两栖动物与“人鱼”联系在一起的人。我国古籍出现的神奇动物中，“鲛人”一般指的是儒艮，而“人鱼”却另有所指。《山海经》中写道：“龙侯之山，决决之水出焉，而东流注于河。其中多人鱼，其状如䱱鱼，四足，其音如婴儿，食之无痴疾。”这种“音如婴儿”的“四足人鱼”，很可能是现存体型最大的两栖动物中国大鲵（Andrias davidianus）。
大鲵在我国的分布范围曾经相当广泛，它们终生不离开水，栖息在阴凉的溪流或地下暗河中，古籍里对它的记载很丰富。在距今5500-6000年的新石器时期仰韶文化遗址中，出土了多个绘有大鲵图案的彩陶瓶，夸张的头部和眼睛造型很像人，因此被命名为“人首鲵鱼身纹”。
1936年，捷克作家卡雷尔·恰佩克的幻想小说《鲵鱼之乱》问世，书中的主角正是基于许氏大鲵的幻想。小说设定这种大鲵没有真正灭绝，在苏门答腊的一个偏远岛屿生存下来，并进化出了智慧。起初，大鲵被人类逼迫采集珍珠，后来团结起来与人类开战，以摧毁大陆、创建大鲵的水下领土为目标，成为人类无法抵抗的劲敌。