Pour autant que nous le sachions, les animaux ont évolué pour la première fois à l’époque édiacarienne, il y a environ 610 millions d’années. À ce stade, les organismes unicellulaires s’étaient déjà divisés en plantes, animaux, champignons et autres divisions. Les premiers animaux connus ressemblaient à des cnidaires (méduses) et comprenaient un certain nombre de formes mystérieuses de tapis, d’ovales et de sacs pouvant atteindre un mètre de diamètre (le biote d’Ediacaran). Il est difficile de situer la manière dont les animaux édiacariens se sont liés à des formes ultérieures, et cela fait actuellement l’objet d’un débat. À l’aube du Cambrien, il y a 542 millions d’années, la plupart de ces animaux avaient disparu et ont été remplacés par de nombreux phylums générés lors de ce que l’on appelle l’explosion cambrienne.
À la fin de l’explosion cambrienne, il y a environ 500 millions d’années, des représentants de pratiquement tous les 38 phylums animaux modernes avaient émergé. Même les vertébrés étaient représentés par des poissons primitifs sans mâchoire. Cependant, à ce stade, il n’y avait toujours pas d’animaux terrestres. La période cambrienne était une ère dominée par les invertébrés, qui occupaient toutes les grandes niches écologiques de la mer, y compris celle du prédateur d’apex (Anomalocaris). De nombreux organismes ont développé des yeux, une armure et des systèmes nerveux complexes pour la première fois au cours de cette période. La prédation a déclenché une course aux armements évolutive entre prédateurs et proies. Les animaux étaient apparentés les uns aux autres en ce sens que la plupart étaient des arthropodes.
Au cours des 100 millions d’années qui ont suivi, les poissons ont évolué et sont devenus plus nombreux, solidifiant la place des vertébrés aux côtés des invertébrés. Au Silurien, il y a environ 425 millions d’années, les plantes ont commencé à coloniser la terre, suivies rapidement par les premiers insectes, notamment des mille-pattes, des insectes sans ailes et un assortiment d’autres arthropodes. Ces insectes ont évolué à partir d’arthropodes aquatiques. Pendant ce temps, les mers peu profondes étaient gouvernées par des euryptérides, les scorpions de mer, dont certains dépassaient 10 m de long. Le mouvement de certains arthropodes sur terre signifiait que les animaux étaient un peu moins liés les uns aux autres, car les différents groupes évoluaient dans une variété de directions pour faire face à leurs environnements respectifs.
Il y a environ 330 millions d’années, les poissons à nageoires lobées ont commencé à développer des pattes primitives et ont commencé à sauter sur terre. Cela a rapidement donné naissance aux amphibiens, qui ont dominé le monde terrestre jusqu’à l’apparition des amniotes il y a environ 300 millions d’années. La « mère de toutes les extinctions de masse » a frappé il y a 251 millions d’années, anéantissant de nombreux amniotes naissants, les plus grands amphibiens, et limitant la diversité génétique. Les animaux sont plus proches les uns des autres que jamais. Finalement, les amniotes se sont diversifiés et une lignée dominante, les dinosaures, est apparue. Ceux-ci ont régné sur la Terre pendant près de 150 millions d’années, s’étant en grande partie anéantis à la fin du Crétacé il y a 65 millions d’années. Les animaux modernes liés aux dinosaures sont les oiseaux.
Une lignée primitive de mammifères qui a survécu à l’extinction des dinosaures s’est diversifiée et est devenue la forme de vie dominante sur Terre. Cette lignée de mammifères a finalement donné naissance à nous, les humains.