Durante o período geológico devoniano, cerca de 375 milhões de anos atrás, um grupo de vertebrados saiu da água e caiu na terra. Esse evento - o cruzamento da fronteira entre o mar e o solo sólido - fez com que os vertebrados finalmente tivessem inventado soluções, ainda que primitivas, para os quatro problemas básicos da vida em terra. Para que um vertebrado aquático sobreviva em terra, o animal:
Os efeitos da gravidade demandam significativamente a estrutura esquelética de um vertebrado terrestre. A espinha dorsal deve ser capaz de suportar os órgãos internos do animal e distribuir efetivamente o peso para baixo nos membros, que, por sua vez, transmitem o peso do animal para o chão. As modificações esqueléticas necessárias para conseguir isso incluíram um aumento na força de cada vértebra (permitindo que ela retenha peso adicional), a adição de costelas (que peso adicional distribuído e suporte estrutural fornecido) e o desenvolvimento de vértebras interligadas (permitindo que a coluna mantenha a postura e Primavera). Outra modificação importante foi a separação da cintura peitoral e do crânio (nos peixes, esses ossos estão conectados), o que permitiu aos vertebrados terrestres absorver o choque sofrido durante o movimento.
Acredita-se que os primeiros vertebrados terrestres tenham surgido de uma linha de peixes que possuíam pulmões. Se isso for verdade, significa que a capacidade de respirar ar se desenvolveu ao mesmo tempo em que os vertebrados terrestres faziam suas primeiras incursões no solo seco. O maior problema que essas criaturas enfrentavam era como descartar o excesso de dióxido de carbono produzido durante a respiração. Esse desafio - possivelmente em extensão ainda maior do que descobrir como obter oxigênio - moldou o sistema respiratório dos primeiros vertebrados terrestres.
Lidando com perda de água (também conhecido como dessecação) também apresentou desafios aos vertebrados terrestres iniciais. A perda de água através da pele pode ser minimizada de várias maneiras: desenvolvendo a pele estanque, secretar uma substância impermeável à cera através das glândulas da pele ou habitar a umidade terrestre habitats. Os primeiros vertebrados terrestres fizeram uso de todas essas soluções. Muitas dessas criaturas também depositaram seus ovos na água para impedir que eles perdessem umidade.
O último grande desafio de se adaptar à vida em terra foi o ajuste dos órgãos sensoriais destinados à vida subaquática. Foram necessárias modificações na anatomia do olho e do ouvido para compensar as diferenças na transmissão de luz e som. Além disso, alguns sentidos foram simplesmente perdidos quando os vertebrados se deslocaram para a terra, como o sistema de linhas laterais. Na água, esse sistema permite que os animais sintam vibrações, conscientizando-os das criaturas próximas; no ar, no entanto, esse sistema tem pouco valor.