地球上
无脊椎动物的出现至少早于脊椎动物1亿年。大多数无脊椎动
物化石见于
古生代寒武纪，当时已有
节肢动物的三叶虫及腕足动物。随后发展了古头足类及古棘皮动物的种类。到古生代末期，古老类型的生物大规模绝灭。
中生代还存在软体动物的古老类型（如菊石），到末期即逐渐绝灭，软体动物现代属、种大量出现。到新生代演化成现代类型众多的无脊椎动物，而在古生代盛极一时的腕足动物至今只残存少数代表（如海豆
生命大爆发
也称寒武纪生命大爆发(Cambrian Explosion)，被称为古生物学和地质学上的一大悬案，自
达尔文提出
进化论以来就一直困扰着学术界。大约6亿年前，在地质学上称做寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物门在几百万年的很短时间内出现了。这种几乎是“同时”地、“突然”地出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等)，而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石的现象，被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，简称“寒武爆发”。其至今仍被国际学术界列为“十大科学难题”之一。