Предками членистоногих, вероятно, были древние кольчатые черви, сходство с которыми проявляется у членистоногих в сегментации тела, строении нервной системы и полости тела.

Членистоногие — первые истинно наземные беспозвоночные животные. Освоение ими суши стало возможным благодаря развитию покровов, которые обеспечивают уменьшение испарения и защиту тела от высыхания. Эту же роль выполняют органы выделения (мальпигиевы сосуды), не имеющие выделительных отверстий.

Развитие хитинизированной кутикулы, играющей роль наружного скелета, поперечнополосатой мускулатуры и членистых конечностей способствовало активному движению членистоногих. Многообразие строения конечностей способствовало активному движению членистоногих.

Многообразие строения конечностей и их специализация обеспечили развитие разных типов ротового аппарата и возможность питания разнообразной пищей, а также способность передвижения в разных средах.

Усложнение нервной системы и органов чувств, а также развитие сложных форм поведения способствовало приспособлению членистоногих к различному образу жизни. В сохранении членистоногих важную роль сыграла их способность к массовому размножению и забота о потомстве.

Размножение у членистоногих только половое. Большая часть членистоногих — раздельнополые животные. Самки имеют парные яичники, самцы — парные семенники. После оплодотворения самки откладывают яйца во внешнюю среду. Сформированные в них личинки выходят из яйцевой оболочки, линяют, растут и превращаются во взрослых особей.

Такое развитие с личиночной стадией называется развитием с превращением. У некоторых членистоногих, яйца которых содержат много питательного желтка, из яйца выходит маленькое, но вполне сформированное животное. Оно растёт, становится взрослым, достигает полового созревания и размножается. Такое развитие называется развитием без превращения.