科学家推测，昆虫的假想祖先应该是具有同律体节的蠕虫状动物，每个体节都有一对附肢。
这样的祖先在进化成昆虫的过程中，身体前部的几个体节集中并愈合形成了头部，这些体节上的附肢则演变成了触角和口器；紧接在头部后面的三个体节仍然保持各自独立，但是每一个体节发育了一对强有力的运动器官——足，后来还发育了两对翅膀，形成了昆虫胸部的运动中心；胸部后面的体节变化很小，但是附肢却一般都退化掉了，仅有腹末体节的附肢演变成了尾须和产卵器官。
从昆虫的假想祖先进一步向前追溯，科学家认为可以将其起源一直追踪到一支古老的陆生节肢动物身上。节肢动物早在大约10亿年前的前寒武纪就已经生存在地球上了。最初，它们生活在沿着海岸线分布的浅海中，后来，它们向着两个相反的方向进化：一支进入开阔的大洋和海洋深处，演变成现代海洋中非常繁盛的虾、蟹等甲壳动物；另一支则离开海洋去开拓尚未被占领的全新的陆地生态环境，演化成今天随处可见的蜈蚣、蚰蜒等多足类和蜘蛛、蝎子、蜱螨等蜘蛛类以及昆虫类，最终成功地征服了干燥的陆地。其中，最为成功的昆虫从出现开始，就显示出了极为强大的生命力，在地球上迅速地发展了起来。
昆虫最早的祖先是在水中生活的，它的样子像蠕虫，也似蚯蚓，身体分为好多可活动的环节，前端环节上生有刚毛，运动时不断地向周围触摸着，起着感觉作用。在头和第一环节间的下方，有着像是用来取食的小孔。这种身躯构造简单的蠕虫形状的动物，便被认为是环形动物、钩足动物和节肢动物的共同祖先，而且更是昆虫的始祖了。
随着时间的延伸，昆虫肢体功能演化，逐渐登上陆地舞台。为了适应陆地生活，它们的身体构造发生着巨大变化，由原来的较多环形体节及附肢，演变成为具有头、胸、腹三大段的体态。这个演化过程大约经历了2亿至3亿年的漫长岁月，而且还以缓慢的步伐不停的继续演变下去。
早期的昆虫从小长到大都是一个模样，所不同的只是身体的节数在变化，性发育由不成熟到成熟。那时它们在体躯上没有明显的可用来飞翔的翅，原来的多条腹足也没有完全退化。后来有些种类的腹足演化成用来跳跃的器官；有些种类还保持着原来的体态，如现今被列为无翅亚纲中的弹尾目、原尾目及双尾目昆虫。随着时间的流逝，大约在泥盆纪末期，有些昆虫才由无翅演化到有翅。
