L’endothermie régionale, la conservation de la chaleur métabolique par des échangeurs de chaleur vasculaires à contre-courant pour élever la température du muscle locomoteur à contraction lente, des yeux et du cerveau, ou des viscères, a évolué indépendamment chez plusieurs lignées de poissons, notamment les requins lamnidés, les istiophoridés et les thons. Tous ces poissons sont des espèces pélagiques de grande taille, actives et très exigeantes en énergie, qui entreprennent des migrations sur de longues distances et se déplacent verticalement dans la colonne d’eau, rencontrant ainsi une gamme de températures de l’eau. Après avoir résumé l’occurrence de l’endothermie chez les poissons, les preuves de deux avantages hypothétiques de l’endothermie chez les poissons, l’expansion de la niche thermique et l’amélioration des performances de nage aérobie, sont analysées à l’aide de comparaisons phylogénétiques entre les poissons endothermes et leurs parents ectothermes. L’expansion de la niche thermique est soutenue par la cartographie des caractères endothermiques sur les phylogénies et par la combinaison d’informations sur la niche thermique des espèces existantes, les archives fossiles et les conditions paléocéanographiques à l’époque de la radiation des poissons endothermiques. Cependant, il est difficile de montrer que l’endothermie était nécessaire pour l’expansion de la niche, et des adaptations autres que l’endothermie sont nécessaires pour la plongée répétée sous la thermocline. Bien que l’évolution convergente de la capacité à élever les températures des muscles locomoteurs à contraction lente et oxydatifs suggère un avantage sélectif pour ce trait, les comparaisons des thons et de leurs espèces sœurs ectothermes (maquereaux et bonites) ne fournissent aucun soutien direct à l’hypothèse selon laquelle l’endothermie entraîne une augmentation des vitesses de nage aérobie, de la puissance des muscles oxydatifs lents ou de l’efficacité énergétique. L’endothermie est associée à des taux métaboliques standard plus élevés, qui peuvent résulter de capacités aérobies élevées requises par ces poissons à haute performance pour mener de nombreuses activités aérobies simultanément. Un taux métabolique standard élevé indique que les avantages de l’endothermie peuvent être compensés par des coûts énergétiques importants.