În perioada geologică Devoniană, în urmă cu aproximativ 375 de milioane de ani, un grup de vertebrate izbucnit în afara apei și pe uscat. Acest eveniment - trecerea graniței dintre mare și sol solid - a însemnat că în cele din urmă vertebrele au avut soluții concoctate, oricât de primitive, la cele patru probleme de bază ale vieții pe uscat. Pentru ca un vertebrat acvatic să poată supraviețui pe uscat, animalul:
Efectele gravitației plasează solicitări semnificative asupra structurii scheletice a unui vertebrat terestru. Coloana vertebrală trebuie să poată sprijini organele interne ale animalului și să distribuie în mod eficient greutatea în jos în membre, care la rândul lor transmit greutatea animalului la sol. Modificările scheletului necesare pentru a realiza acest lucru au inclus o creștere a puterii fiecărei vertebre (care îi permite să mențină un plus de greutate), adăugarea de coaste (care greutate distribuită suplimentar și a oferit suport structural) și dezvoltarea vertebrelor care se întrepătrund (permițând coloanei vertebrale să mențină postura necesară și arc). O altă modificare cheie a fost separarea brâului pectoral și a craniului (la pești, aceste oase sunt conectate), ceea ce a permis vertebrelor terestre să absoarbă șocul suferit în timpul mișcării.
Se crede că vertebratele terestre au apărut dintr-o linie de pești care dețineau plămâni. Dacă acest lucru este adevărat, înseamnă că capacitatea de a respira aer s-a dezvoltat în același timp în care vertebratele terestre își făceau primele incursiuni pe solul uscat. Problema cea mai mare pentru care se confruntă aceste creaturi a fost modul de eliminare a excesului de dioxid de carbon produs în timpul respirației. Această provocare - posibil într-o măsură și mai mare decât găsirea modului de a obține oxigen - a modelat sistemele de respirație ale vertebratelor terestre timpurii.
Se ocupă cu pierdere de apa (denumită și desicare) a prezentat și vertebrate timpurii cu provocări. Pierderea apei prin piele poate fi minimizată în mai multe moduri: prin dezvoltarea pielii etanșe, prin secretând o substanță ceroasă impermeabilă prin glandele pielii sau prin locuirea umedă terestră habitate. Vertebratele terestre timpurii au folosit toate aceste soluții. Multe dintre aceste creaturi și-au depus ouăle în apă pentru a preveni pierderea umezelii.
Ultima mare provocare de adaptare la viața pe uscat a fost ajustarea organelor senzoriale care erau destinate vieții sub apă. Modificările în anatomia ochiului și a urechii au fost necesare pentru a compensa diferențele de transmitere a luminii și sunetului. În plus, unele simțuri s-au pierdut pur și simplu când vertebratele s-au mutat pe pământ, cum ar fi sistemul de linii laterale. În apă, acest sistem permite animalelor să sesizeze vibrațiile, făcându-le conștiente de creaturi din apropiere; în aer, însă, acest sistem are o mică valoare.