Вважається, що перші тварини еволюціонували від одного загального одноклітинного предка. У тваринному світі протягом тривалого історичного періоду в певній мірі послідовно виникли багатоклітинні двошарові тварини, потім плоскі, круглі та кільчасті черви. Пізніше з’явилися молюски, членистоногі і хордові. Еволюція хордових йшла від організму зразок ланцетника до риб і далі земноводним, від яких відбулися плазуни. Від останніх беруть свій початок птахи і ссавці.
Еволюційні зв’язки між тваринами раніше встановлювалися за допомогою порівняльної морфології, для порівняльної ембріології і порівняльної палеозоологии. На сьогоднішній день, коли стали доступні методи генетичного аналізу, родинні зв’язки між тваринами уточнюються, нерідко переглядаються, вносяться зміни в їх систематику.
Передбачається, що перші справжні багатоклітинні тварини еволюціонували від колоніальних джгутикових (типу вольвокса). Можливо спочатку був первинний двошаровий предок, який дав початок двом гілкам багатоклітинних — губок і кишечнополостным. Або ці групи тварин походять від різних колоніальних форм: губки — від воротничковых джгутикових, кишечнополостные — від інших колоніальних джгутикових, що дали початок двошаровому організму.
Губки стали вести нерухомий спосіб життя, тому їх еволюційного прогресу не було. Більшість кишковопорожнинних також стало вести нерухомий або малорухливий спосіб життя.
У кишковопорожнинних тварин в процесі еволюції з’явилися тканини, виконують різні функції і складаються із спеціалізованих клітин. В їх мезоглее є клітини, які цілком могли б дати початок третього зародышевому листком (мезодерме) у наступних груп організмів.
Плоскі черви могли статися від реброплавів (які є одним з типів, що належать до кишечнополостным).
Круглі черви знаходяться в тісній спорідненості з плоскими червами. Можливо еволюціонували від якоїсь групи давніх плоских хробаків. Кільчасті черви також могли статися від плоских хробаків.
Стародавні групи кільчастих червів могли дати початок трьом різним типам тварин: молюскам, членистоногим і хордових.
Кільчасті черви і членистоногі (особливо ракоподібні) багато в чому схожі. У обох типів є вторинна порожнина тіла, тіло має метамерное будова, є надглоточные ганглії, навкологлоткове нервове кільце і черевний нервовий ланцюжок та ін. Членисті кінцівки могли статися від параподиев багатощетинкових кільчастих червів.
З приводу походження хордових існує кілька гіпотез. Хордові знаходяться в тісній спорідненості з голкошкірими. Оболочники (є підтипом хордових) можуть бути попередниками організмів, схожих на ланцетников. З іншого боку, за внутрішньою будовою ланцетник схожий на перевернутого зі спини на черево кільчастого хробака. Нервова трубка ланцетника опинилася вгорі, а кров тече в зворотному напрямку. Можливо якийсь древній кільчастий хробак пристосувався до повзання на спинній стороні, яка згодом стала черевної.
Еволюція давніх хордових тварин дала дві гілки хребетних (черепних) — безщелепних і риб. Також за однією з гіпотез оболочники (личиночнохордовые) є одній з бічних регресивних гілок древніх примітивних хордових.
Риби з кістковим скелетом з’явилися в палеозої. Від кистьоперих риб в девонском періоді палеозойської ери відбулися стегоцефали (перші земноводні). Від примітивних земноводних також в палеозої походять перші плазуни. Однак їх розквіт припадає вже на мезозойську еру.
Перші ссавці з’явилися вже на початку мезозою від найбільш давніх і примітивних плазунів. Тривалий час вони перебували в пригніченому стані, так як клімат сприяв розквіту рептилій. Лише в кайнозойської ери еволюція звірів дала безліч їх форм.
Розквіт птахів також відноситься до кайнозою. Перші птахи з’явилися пізніше ссавців від зовсім іншої групи рептилій, і сталося це в крейдяний (останній) період мезозою.
