Inovațiile evolutive par să fi fost relativ puține și îndepărtate în primele trei sau cam asa ceva miliarde de ani de viață pe Pământ. Inovațiile evolutive majore în acest timp au fost evoluția bacteriilor oxifotosintetice și a celulelor complexe (eucariote). Deși viața însăși a apărut cu cel puțin 3.7 miliarde de ani în urmă, abia acum aproximativ 600 de milioane de ani apar primele dovezi concrete ale vieții multicelulare.
Renunțând la inovațiile evolutive protozoare (unicelulare), despre care mulți oameni de știință ar susține că sunt cele mai importante din motive tehnice, există o serie de inovații evolutive, a căror utilitate este evidentă pentru oricine. Cinci inovații evolutive care par cele mai importante sunt evoluția unui al treilea strat germinal, care permite o cavitate corporală, numită și celom; prădarea, care a dat startul unei curse înarmărilor a schimbărilor evolutive; ochi, care după evoluția lor inițială au devenit atât de reușite încât majoritatea animalelor macroscopice îi posedă; colonizarea pământului de către plante și animale; și evoluția zborului adevărat, care a avut loc independent de patru ori și a deschis o nouă nișă uriașă pentru colonizare de animale.
Evoluția unui al treilea strat germinativ, adică animalele triploblastice, a avut loc între 600 și 580 de milioane de ani în urmă. Cea mai veche fosilă triploblastică cunoscută este Vernanimalcula guizhouena, un animal minuscul sferic de doar 0.1 mm în diametru. S-a descoperit că acest animal are două cavități corporale care își separă intestinul de peretele corpului. Acest aranjament fiziologic ajută la amortizarea organelor interne în timp ce decuplează dependențele structurale dintre cele două, permițându-le să se dezvolte independent. Aceasta este o inovație evolutivă neprețuită.
Evoluția prădării și a ochilor au avut loc probabil aproape împreună și ambele foarte devreme. Având în vedere ceea ce știm, este rezonabil să presupunem că ambele evenimente s-au petrecut aproximativ în același timp, la granița Cambrian-Precambrian cu aproximativ 542 de milioane de ani în urmă. Toate animalele cu ochi sunt monofiletice, ceea ce înseamnă că au un strămoș comun care a evoluat în această perioadă. Acest lucru este în contrast cu o viziune anterioară care a afirmat că ochii au evoluat independent de mai multe ori. Cam în același timp, au apărut primele organisme cu cochilii dure, iar pe aceste cochilii pot fi observate mici găuri, un semn revelator al prădătorilor. Este posibil ca prădarea să fi evoluat chiar mai devreme, deoarece există dovezi superficiale ale prădării din perioada Ediacaran, cu 10-20 de milioane de ani înainte de limita Cambrian-Precambrian.
Ultimele două inovații evolutive de mare importanță sunt mutarea către uscat și mutarea în aer. Mutarea la pământ este cea mai importantă dintre cele două, având loc între aproximativ 460 și 430 de milioane de ani în urmă, în perioadele Ordovician și Silurian. În această perioadă, algele verzi au evoluat în plante terestre, care au fost urmate câteva zeci de milioane de ani mai târziu de simple artropode, inclusiv strămoșii păianjenilor moderni și ai secerătorilor. Cea mai veche fosilă terestră cunoscută este un miliped. Mult mai târziu, cu aproximativ 350 de milioane de ani în urmă, în perioada Carboniferului, insectele au evoluat zborul, exploatând o nouă nișă uriașă. Zborul ar evolua independent de încă trei ori: la pterozauri, păsări și lilieci.