W dewońskim okresie geologicznym, około 375 milionów lat temu, grupa kręgowce wygramolił się z wody na ziemię. To wydarzenie - przekroczenie granicy między morzem a twardym gruntem - oznaczało, że kręgowce w końcu wymyśliły rozwiązania, choć prymitywne, czterech podstawowych problemów życia na lądzie. Aby kręgowiec wodny mógł przetrwać na lądzie, zwierzę:
Wpływ grawitacji nakłada znaczne wymagania na strukturę szkieletową kręgowca lądowego. Kręgosłup musi być w stanie utrzymać narządy wewnętrzne zwierzęcia i skutecznie rozłożyć ciężar w dół na kończyny, które z kolei przenoszą ciężar zwierzęcia na ziemię. Modyfikacje szkieletu potrzebne do osiągnięcia tego celu obejmowały zwiększenie siły każdego kręgu (pozwalając mu utrzymać dodatkową wagę), dodanie żeber (które dalszy rozkład masy i zapewnienie wsparcia strukturalnego) oraz rozwój blokujących się kręgów (umożliwiających kręgosłuszowi utrzymanie niezbędnej postawy i wiosna). Kolejną kluczową modyfikacją było oddzielenie pasa piersiowego i czaszki (u ryb te kości są połączone), co pozwoliło kręgowcom lądowym na pochłonięcie wstrząsu powstałego podczas ruchu.
Uważa się, że wczesne kręgowce lądowe powstały z linii ryb posiadających płuca. Jeśli to prawda, oznacza to, że zdolność oddychania powietrzem rozwinęła się w tym samym czasie, gdy kręgowce lądowe robiły pierwsze wyprawy na suchą glebę. Największym problemem tych zwierząt do pokonania było usunięcie nadmiaru dwutlenku węgla wytwarzanego podczas oddychania. Wyzwanie to - być może w jeszcze większym stopniu niż znalezienie sposobu pozyskiwania tlenu - ukształtowało układ oddechowy wczesnych kręgowców lądowych.
Do czynienia z utrata wody (zwane także suszeniem) stanowiło wyzwanie również dla wczesnych kręgowców lądowych. Utratę wody przez skórę można zminimalizować na wiele sposobów: poprzez opracowanie wodoszczelnej skóry, przez wydzielając woskową wodoodporną substancję przez gruczoły w skórze lub zamieszkując wilgotny ląd siedliska. Wczesne kręgowce lądowe korzystały ze wszystkich tych rozwiązań. Wiele z tych stworzeń również złożyło jaja w wodzie, aby zapobiec utracie wilgoci.
Ostatnim dużym wyzwaniem związanym z przystosowaniem się do życia na lądzie było dostosowanie narządów zmysłów przeznaczonych do życia pod wodą. Konieczne były modyfikacje anatomii oka i ucha, aby zrekompensować różnice w transmisji światła i dźwięku. Ponadto niektóre zmysły zostały po prostu utracone, gdy kręgowce przesunęły się na ląd, takie jak system linii bocznej. W wodzie system ten pozwala zwierzętom wyczuwać wibracje, uświadamiając im pobliskie stworzenia; w powietrzu ten system ma jednak niewielką wartość.