Evolutionäre Innovationen scheinen in den ersten drei Milliarden Jahren des Lebens auf der Erde relativ selten gewesen zu sein. Die wichtigsten evolutionären Innovationen während dieser Zeit waren die Evolution von oxyphotosynthetischen Bakterien und komplexen Zellen (Eukaryoten). Obwohl das Leben selbst vor mindestens 3.7 Milliarden Jahren entstand, tauchten die ersten harten Beweise für vielzelliges Leben erst vor etwa 600 Millionen Jahren auf.
Wenn man die evolutionären Innovationen von Protozoen (einzellig) außer Acht lässt, die viele Wissenschaftler aus technischen Gründen für die wichtigsten von allen halten würden, gibt es eine Reihe von evolutionären Innovationen, deren Nützlichkeit für jeden offensichtlich ist. Fünf evolutionäre Neuerungen, die am wichtigsten erscheinen, sind die Evolution einer dritten Keimschicht, die eine Körperhöhle, auch Zölom genannt, ermöglicht; Prädation, die ein Wettrüsten evolutionärer Veränderungen in Gang setzte; Augen, die nach ihrer anfänglichen Evolution so erfolgreich waren, dass die Mehrheit der makroskopischen Tiere sie besitzt; die Besiedlung des Landes durch Pflanzen und Tiere; und die Evolution des wahren Fluges, die viermal unabhängig aufgetreten ist und eine riesige neue Nische für die Besiedlung von Tieren eröffnet hat.
Die Entwicklung einer dritten Keimschicht, also triploblastischer Tiere, fand vor 600 bis 580 Millionen Jahren statt. Das früheste bekannte triploblastische Fossil ist Vernanimalcula guizhouena, ein winziges kugelförmiges Tier mit einem Durchmesser von nur 0.1 mm. Es wurde festgestellt, dass dieses Tier zwei Körperhöhlen hatte, die seinen Darm von der Körperwand trennten. Diese physiologische Anordnung trägt dazu bei, die inneren Organe abzufedern und gleichzeitig strukturelle Abhängigkeiten zwischen beiden zu entkoppeln, sodass sie sich unabhängig entwickeln können. Dies ist eine unschätzbare evolutionäre Innovation.
Die Entwicklung von Raubtieren und Augen geschah wahrscheinlich nahe beieinander und beides sehr früh. Angesichts unseres Wissens ist es vernünftig anzunehmen, dass diese beiden Ereignisse ungefähr zur gleichen Zeit an der Grenze zwischen Kambr und Präkambrium vor etwa 542 Millionen Jahren stattfanden. Alle Augentiere sind monophyletisch, was bedeutet, dass sie einen gemeinsamen Vorfahren haben, der sich in dieser Zeit entwickelt hat. Dies steht im Gegensatz zu einer früheren Ansicht, die behauptete, dass sich die Augen bei mehreren Gelegenheiten unabhängig entwickelten. Ungefähr zur gleichen Zeit tauchten die ersten Organismen mit harten Schalen auf, und auf diesen Schalen sind kleine Bohrungen zu sehen, ein verräterisches Zeichen für Raubtiere. Die Prädation kann sich sogar noch früher entwickelt haben, da es kursorische Hinweise auf Prädation aus der ediakarischen Zeit gibt, 10-20 Millionen Jahre vor der Grenze zwischen Kambr und Präkambr.
Die letzten beiden evolutionären Innovationen von großer Bedeutung sind der Wechsel an Land und der Wechsel in die Luft. Der Landzug ist der wichtigste der beiden, der vor etwa 460 bis 430 Millionen Jahren während des Ordoviziums und des Silurs stattfand. Ungefähr zu dieser Zeit entwickelten sich Grünalgen zu Landpflanzen, denen mehrere zehn Millionen Jahre später einfache Gliederfüßer folgten, darunter die Vorfahren moderner Spinnen und Weberknechte. Das früheste bekannte Erdfossil ist ein Tausendfüßler. Viel später, vor etwa 350 Millionen Jahren, während der Karbonzeit, entwickelten Insekten den Flug und nutzten eine riesige neue Nische. Der Flug würde sich noch dreimal unabhängig voneinander entwickeln: bei Flugsauriern, Vögeln und Fledermäusen.