Hmyz (třída Hmyz) jsou členovci, kteří existovali po stovky milionů let. Hmyz obýval Zemi již před dobou dinosaurů. Mnoho moderního hmyzu se vyvinulo do velmi podobných forem již před úsvitem dinosaurů a žilo vedle nich i po nich až do dnešních dnů. Stejně jako dnes, i prehistorický hmyz byl ve své době důležitou součástí potravního řetězce.
Rozdíly mezi moderními a prehistorickými odrůdami mohou být zásadní a stejně jako mnoho jiných prehistorických tvorů byli i tito tvorové mnohem větší než jejich současní ekvivalenty. Má se za to, že tento velikostní rozdíl je způsoben vyšší hladinou atmosférického kyslíku (umožňující difúzi spirálovitými částicemi na větší vzdálenosti) a vyšší teplotou (posilující metabolismus).
Vzhledem k tomu, že hmyz má spíše chitinové exoskelety než mineralizované kosti, liší se jeho pohřební procesy ve srovnání se zkamenělinami mnohem větších obratlovců, jako jsou dinosauři. Mnoho hmyzích pozůstatků se dochovalo ve ztvrdlé míze starých stromů (jantaru).
Vztahy hmyzu k jiným živočišným skupinám zůstávají nejasné. Ačkoli jsou tradičněji seskupovány mnohonožky a stonožky, objevily se důkazy upřednostňující užší evoluční vazby s korýši. V teorii Pancrustacea tvoří hmyz spolu s Remipedií a Malacostracou přírodní klad.
Ostatní suchozemští členovci, jako jsou stonožky, mnohonožky, štíři a pavouci, jsou někdy zaměňováni s hmyzem, protože jejich tělesné plány mohou vypadat podobně a sdílet (stejně jako všichni členovci) kloubový exoskelet. Při bližším zkoumání se však jejich rysy výrazně liší; nejzřetelnější je, že nemají šest nohou charakteristických pro dospělý hmyz.
Hexapoda (Hmyz, collembola, diplura, protura)
Korýši (krabi, krevety, isopodi)
Arachnida (pavouci, štíři a spojenci)
Eurypterida (Mořští štíři: vyhynulí)
Xiphosura (Krabi podkovovití)
Pycnogonida (mořští pavouci)
Fylogenetický strom členovců a příbuzných skupin.
Vyšší úroveň fylogeneze členovců je nadále předmětem debat a výzkumů. V roce 2008 student Tuftsovy univerzity a přednášející na fakultě odhalili to, co považují za nejstarší známý celotělový otisk primitivního létajícího hmyzu, 300 milionů let starého exempláře z karbonského období. Vědci představili fosilii na Druhém mezinárodním kongresu o Ichnologii v polském Krakově v září 2008. Nejstarší definitivní fosilií hmyzu je devonský Rhyniognatha hirsti, z 396 milionů let starého Rhynie chert. Tento druh již vlastnil dicondylické kusadla, což je rys spojený s okřídleným hmyzem, což naznačuje, že křídla se mohla vyvinout již v této době. První hmyz se tak pravděpodobně objevil dříve, v silurském období.
Původ hmyzích letů zůstává nejasný, protože nejstarší v současnosti známý okřídlený hmyz byl zřejmě schopným letcem. Někteří vyhynulí hmyz měl další pár křídel připevněný k prvnímu segmentu hrudníku, celkem tři páry. Zatím neexistuje žádný důkaz, který by naznačoval, že hmyz byl obzvláště úspěšnou skupinou zvířat, než dostal svá křídla.
Řády pozdního karbonského a časného permského hmyzu zahrnují jak několik současných velmi dlouhověkých skupin, tak i řadu paleozoických forem. Během této éry dosahovaly některé obří vážkovité formy rozpětí křídel 55 až 70 cm, což je činilo mnohem většími než jakýkoli živý hmyz. Tento gigantismus mohl být způsoben vyšší úrovní atmosférického kyslíku, který umožňoval oproti dnešku zvýšenou účinnost dýchání. Nedostatek létajících obratlovců mohl být dalším faktorem. Většina vyhynulých řádů hmyzu se vyvinula během permské éry, která začala přibližně před 270 miliony let. Mnoho z raných skupin vyhynulo během Permiansko-triasového vymírání, největšího masového vymírání v historii Země, přibližně před 252 miliony let.
Pozoruhodně úspěšní Hymenopterané se objevili v křídě, ale své rozmanitosti dosáhli nedávno, v kenozoiku. Řada velmi úspěšných hmyzích skupin se vyvinula ve spojení s kvetoucími rostlinami, což je silný doklad koevoluce.
Mnoho moderních hmyzích rodů se vyvinulo během Cenozoika; hmyz z tohoto období se často nachází v jantaru, často v perfektním stavu. Takové exempláře lze snadno srovnávat s moderními druhy. Studium zkamenělého hmyzu se nazývá paleoentomologie.