Inovasi evolusioner tampaknya relatif sedikit dan jauh antara tiga atau lebih miliar tahun pertama kehidupan di Bumi. Inovasi evolusioner utama selama ini adalah evolusi bakteri oksifotosintetik dan sel kompleks (eukariota). Meskipun kehidupan itu sendiri berasal setidaknya 3.7 miliar tahun yang lalu, baru sekitar 600 juta tahun yang lalu bukti kuat pertama kehidupan multiseluler muncul.
Dengan mengabaikan inovasi evolusioner protozoa (uniseluler), yang menurut banyak ilmuwan adalah yang paling penting dari semuanya berdasarkan alasan teknis, ada sejumlah inovasi evolusioner, yang kegunaannya jelas bagi siapa saja. Lima inovasi evolusioner yang tampaknya paling penting adalah evolusi lapisan benih ketiga, yang memungkinkan rongga tubuh, juga disebut coelom; predasi, yang memulai perlombaan senjata perubahan evolusioner; mata, yang setelah evolusi awalnya menjadi begitu sukses sehingga mayoritas hewan makroskopik memilikinya; kolonisasi tanah oleh tumbuhan dan hewan; dan evolusi penerbangan sejati, yang telah terjadi secara independen empat kali dan membuka ceruk baru yang sangat besar bagi hewan untuk berkoloni.
Evolusi lapisan kuman ketiga, yaitu hewan triploblastik, terjadi antara 600 dan 580 juta tahun yang lalu. Fosil triploblastik paling awal yang diketahui adalah Vernanimalcula guizhouena, hewan kecil berbentuk bulat dengan diameter hanya 0.1 mm. Hewan ini ditemukan memiliki dua rongga tubuh yang memisahkan ususnya dari dinding tubuhnya. Pengaturan fisiologis ini membantu untuk melindungi organ-organ internal sambil memisahkan ketergantungan struktural di antara keduanya, memungkinkan mereka untuk berkembang secara mandiri. Ini adalah inovasi evolusioner yang tak ternilai harganya.
Evolusi pemangsaan dan mata kemungkinan terjadi berdekatan, dan keduanya sangat awal. Mengingat apa yang kita ketahui, masuk akal untuk mengasumsikan bahwa kedua peristiwa ini terjadi sekitar waktu yang sama, di perbatasan Kambrium-Prakambria sekitar 542 juta tahun yang lalu. Semua hewan bermata adalah monofiletik, artinya mereka memiliki nenek moyang yang sama yang berevolusi selama periode ini. Hal ini berbeda dengan pandangan sebelumnya yang menyatakan bahwa mata berevolusi secara independen pada beberapa kesempatan. Sekitar waktu yang sama, organisme pertama dengan cangkang keras muncul, dan lubang kecil dapat dilihat pada cangkang ini, tanda predator. Predasi mungkin telah berevolusi lebih awal, karena ada bukti sepintas tentang predasi dari periode Ediacaran, 10-20 juta tahun sebelum batas Kambrium-Prakambria.
Dua inovasi evolusioner terakhir yang sangat penting adalah pergerakan ke darat dan pergerakan ke udara. Perpindahan ke daratan adalah yang paling penting dari keduanya, terjadi antara sekitar 460 dan 430 juta tahun yang lalu, selama periode Ordovisium dan Silur. Sekitar waktu ini, ganggang hijau berevolusi menjadi tanaman darat, yang diikuti beberapa puluh juta tahun kemudian oleh arthropoda sederhana termasuk nenek moyang laba-laba modern dan pemanen. Fosil terestrial paling awal yang diketahui adalah kaki seribu. Jauh kemudian, sekitar 350 juta tahun yang lalu, selama periode Karbon, serangga berevolusi terbang, mengeksploitasi ceruk baru yang sangat besar. Penerbangan secara mandiri akan berevolusi tiga kali lagi: pada pterosaurus, burung, dan kelelawar.