在泥盆紀時期，我們看到了節肢動物的生命蓬勃發展和種類的多元化，同樣的事情，也發生在植物、魚類和兩棲動物的進化上。在尚未能以生物化學和DNA的技術，來檢驗節肢動物的物種分類之前，僅能憑借其身體的結構和外觀的相似度，來判斷六足動物（hexapods）是由多足動物 （myriapods）進化而來，不過在進入了21世紀初期，透過更純熟的分析技術，來檢驗物種之間的生化關係得知，六足動物比較有可能是從甲殼類動物（crustaceans）分支出來的，甚至是由甲殼類動物中，物種數量最多的軟甲綱（Malacostraca）中所分離出來的。介在多足動物和六足動物之間，雖然身體的結構和外觀有著相似性，讓人們認爲它們的親緣關係比六足動物和甲殼類動物之間更爲密切，但卻是不同的物種，或許就是趨同演化（convergent evolution）的例子。雖然六足動物可能早在志留紀時代，就已經從甲殼類動物（或可能由多足動物）中分離出來，但到目前為止，我們僅能在泥盆紀年代的岩石中，看到六足動物的化石。

現今的彈尾蟲（彈尾亞綱，水跳蟲科），類似於泥盆紀時期的六足動物和昆蟲。圖片是來自愛丁堡皇家地質學會於1903-1904年度的會期發表，作者是卡本特（Carpenter） 和 艾文（Evans），於1904年，針對在英國的動物群中，發現新物種彈跳蟲的描述。

來自蘇格蘭的萊尼埃燧石層（Rhynie chert）的彈尾蟲，是迄今發現最早，可供識別的六足動物化石，可追溯到大約4億年前。 嚴格說來，彈尾蟲並不是昆蟲； 他們是六足動物進化枝中昆蟲的表親。 有一塊魁北克加斯佩半島石蛃（石蛃目）化石，來自於3.9億年前的泥盆紀岩石中，是第一個可以清楚地被鑑定為屬於昆蟲綱（Insecta）的化石。 在紐約的吉爾伯（Gilboa），還發現了一些來自3.78億年前的昆蟲遺骸，但是早期的蜻蜓化石《原蜻蜓目（Protodonata）- 蜻蜓目（Odonata）是真正蜻蜓的前身，是直到三疊紀時才出現》或其他昆蟲（近翅目，不是蜻蜓或石蛃），主要是出現在泥盆紀之後的石炭紀（Carboniferous）和二疊紀時代（Permian Eras）。

來自泥盆紀時期的六足動物和昆蟲化石，大多數是殘缺不全的，在識別上造成一個問題，泥盆紀時期的原始昆蟲，可能全部屬於纓尾目（Thysanura），其中包括石蛃目（石蛃）和衣魚目（銀魚），它們看起來是非常像蜈蚣的昆蟲，因此從這些殘缺不全的碎片，並無法清楚地判定，是屬於原始昆蟲或原始蜈蚣。除了彈尾蟲出現在泥盆紀的化石記錄之外，像是原尾蟲和雙尾蟲（diplurans），這些非昆蟲類的六足動物，也有可能出現在泥盆紀時期的陸地上，但是沒有這類六足動物較完整的化石可以證明，它們曾經出現在泥盆紀時期，只有出現在泥盆紀之後，較後來的地質記錄中。

出現在泥盆紀時期的六足動物，如化石記錄中的彈尾蟲，其實並不是昆蟲，最接近並最早出現的真實原始昆蟲，應該是石蛃和銀魚，時間是在4-3.9億年前。 昆蟲可能是從陸地上的甲殼動物進化而來，大約在同一時間（泥盆紀早期-中期）進化的，也有陸地蝎子和蜘蛛。 泥盆紀的早期陸地節肢動物，出現時間的化石記錄，似乎跟植物在陸地上開始呈輻射狀（多樣化）成長的時間雷同。 但是泥盆紀只是昆蟲開始發展的最早階段，我們現今看到不同種類的昆蟲，今天我們所看到不同種類的昆蟲，依化石記錄看來，其實是在後來的石炭紀時期，才變得更爲普遍和多樣化。