Pada tingkatan tertinggi terdapat Domain, yang mencakup tiga kelompok besar: Eukarya (organisme berinti sel), Archaea, dan Bacteria (organisme bersel satu tanpa inti). Kemudian, makhluk hidup yang lebih spesifik, seperti hewan, masuk ke dalam Kingdom Animalia, lalu disaring lagi berdasarkan karakteristiknya. Misalnya, macan tutul (Panthera pardus) termasuk dalam Kingdom Animalia, lalu disaring lagi berdasarkan karakteristiknya. Misalnya, macan tutul (Panthera pardus) termasuk dalam Phylum Chordata karena memiliki tulang belakang, Class Mammalia karena berdarah panas dan menyusui anaknya, hingga akhirnya diakhiri dengan Genus Panthera dan Species Panthera pardus. Klasifikasi ini membantu ilmuwan memahami hubungan evolusi antar makhluk hidup dan bagaimana organisme berevolusi dari nenek moyang bersama menuju berbagai bentuk kehidupan yang kita lihat saat ini.
Diagram diatas menunjukkan periode-periode besar dalam sejarah Bumi antara lain
1. Hadean: Periode awal terbentuknya Bumi dan sistem tata surya
2. Archaean: Munculnya kehidupan pertama berupa prokariot (organisme bersel satu tanpa inti).
3. Proterozoik: Kemunculan eukariot (sel dengan inti), oksigen atmosfer mulai meningkat, dan organisme multiseluler pertama berkembang.
4. Paleozoik: Kolonisasi darat oleh organisme, munculnya hewan kompleks.
5. Mesozoik: Era dinosaurus.
6. Kenozoik: Munculnya mamalia, hingga akhirnya manusia.
Dalam dunia evolusi, dua konsep menarik sering kita temui, yaitu evolusi konvergen dan evolusi divergen. Evolusi konvergen terjadi ketika dua organisme yang tidak berkerabat dekat mengembangkan adaptasi serupa karena menempati lingkungan dan memiliki kebiasaan yang sama. Contohnya, beberapa hewan mengadopsi bentuk tubuh silindris panjang menyerupai cacing untuk beradaptasi dengan kebiasaan menggali lubang di tanah. Sebaliknya, evolusi divergen terjadi pada organisme yang berkerabat dekat tetapi mengembangkan struktur berbeda karena perbedaan kebiasaan hidup. Contoh uniknya adalah barnacle (Cirripedia)—hewan ini melekat pada benda-benda di laut sehingga terlihat sangat berbeda dari kerabatnya, padahal sebenarnya ia adalah bagian dari kelompok krustasea.
Coelom, yaitu ruang berisi cairan yang dikelilingi mesoderm, memainkan peran penting dalam evolusi hewan multiseluler (metazoa). Pada masa awal kehidupan di laut, sebagian besar hewan bergerak merangkak di dasar laut atau berenang bebas. Namun, beberapa hewan mengembangkan kebiasaan menggali lubang untuk melindungi diri dari predator. Adaptasi ini mendorong perkembangan struktur otot longitudinal dan sirkular serta rangka hidrostatik yang memungkinkan gerakan tubuh lebih fleksibel. Pembentukan coelom sendiri terjadi dalam dua cara: enterocoelic seperti pada Amphioxus, di mana coelom terbentuk dari pemisahan mesoderm yang membentuk kantung-kantung, dan schizocoelic pada chordata lain, di mana coelom terbentuk dari pemisahan mesoderm embrional.
Evolusi segmentasi tubuh atau metameri adalah tahapan penting dalam perkembangan hewan. Awalnya, perkembangan segmen tubuh ditandai dengan pembentukan sekat (septa), yang diikuti oleh segmen otot, sistem saraf, dan pembuluh darah. Hal ini memberikan kebebasan gerakan yang terkoordinasi pada tiap bagian tubuh. Contohnya, segmentasi ini sangat jelas terlihat pada cacing Annelida seperti Polychaeta, sedangkan pada hewan lain, segmentasi hanya dapat diamati melalui penelitian anatomi. Segmentasi berbeda dari strobilasi pada cacing pita, di mana tiap segmen (proglotid) berdiri sendiri dan tidak terkoordinasi—mirip seperti tunas yang tumbuh lalu dilepaskan.
Annelida merupakan kelompok cacing bersegmen yang berevolusi dalam tiga kelas: Polychaeta, Oligochaeta, dan Hirudinae. Polychaeta, yang hidup di laut, dianggap sebagai Annelida primitif dengan ciri khas seperti chaeta sederhana untuk menggali lubang dan larva trocophore yang berenang bebas. Seiring waktu, Oligochaeta muncul dengan adaptasi hidup di air tawar dan darat, serta mengalami modifikasi anatomi yang lebih maju. Pada kelompok yang lebih maju, chaeta mulai tereduksi karena tidak lagi digunakan untuk menggali.
Mollusca adalah contoh sempurna dari radiasi adaptif, di mana satu kelompok organisme berkembang menjadi berbagai bentuk dengan kebiasaan hidup berbeda. Pada Gastropoda seperti siput, mereka bergerak menggunakan kaki ventral pipih, memiliki cangkang dorsal sebagai perlindungan, serta radula untuk menghancurkan makanan. Sementara itu, Bivalvia seperti kerang lebih fokus pada filter makanan menggunakan insangnya, berenang dengan membuka dan menutup cangkang, dan tidak memiliki kepala. Cephalopoda seperti cumi-cumi dan gurita adalah predator cepat yang bergerak dengan kaki kepala dan memiliki sistem saraf yang sangat maju, membuat mereka menjadi salah satu hewan laut paling cerdas.
Kelompok Arthropoda memiliki sejarah evolusi yang panjang sejak zaman Kambrium, terlihat dari fosil Trilobita yang ditemukan. Pada zaman Ordovisian, muncul bentuk awal krustasea dan arthropoda raksasa seperti Eurypterid. Namun, arthropoda bersayap baru berevolusi pada zaman Karbon, memungkinkan mereka menjelajahi habitat darat. Insekta sendiri mengalami ledakan populasi di zaman Kreta, bertepatan dengan munculnya tumbuhan berbunga. Menariknya, evolusi arthropoda diduga polifiletik—berasal dari lebih dari satu nenek moyang. Contohnya, Onycophora diduga menjadi jembatan antara Annelida dan Arthropoda karena memiliki karakteristik kedua kelompok, seperti parapodia untuk bergerak.