I Devons geologiske periode, for ca. 375 millioner år siden, udgjorde en gruppe af hvirveldyr klatrede ud af vandet og ned på landet. Denne begivenhed - krydsningen af grænsen mellem hav og fast grund - betød, at hvirveldyrene omsider havde sammenkøbt løsninger, uanset hvor primitive, de fire grundlæggende problemer med at bo på land. For at et vandlevende hvirveldyr overlever på land skal dyret:
Virkningerne af tyngdekraften stiller væsentlige krav til knoglestrukturen af et hvirveldyr. Ryggraden skal være i stand til at understøtte dyrets indre organer og effektivt fordele vægten nedad i lemmerne, som igen overfører dyrets vægt til jorden. De nødvendige skeletmodifikationer for at opnå dette omfattede en stigning i styrken af hver rygsøjle (hvilket tillader den at have en ekstra vægt), tilføjelsen af ribben (som yderligere fordelt vægt og tilvejebragt strukturel understøttelse) og udvikling af sammenkoblede ryghvirvler (så rygsøjlen kan opretholde den nødvendige holdning og forår). En anden nøglemodifikation var adskillelsen af brystbæltet og kraniet (hos fisk er disse knogler forbundet), hvilket gjorde det muligt for hvirveldyr fra land at absorbere det stød, der blev opstået under bevægelse.
Det antages, at de tidlige landvirveldyr er opstået fra en række fisk, der havde lunger. Hvis dette er sandt, betyder det, at evnen til at indånde luft udviklede sig på samme tid som hvirveldyr landede deres første skridt på tør jord. Det største problem for disse skabninger at tackle, var hvordan man bortskaffer overskydende kuldioxid produceret under respiration. Denne udfordring - muligvis i endnu større udstrækning end at finde ud af, hvordan man får ilt - formede vejrtrækningssystemerne i de tidlige hvirveldyr.
Være oppe imod vandtab (også omtalt som udtørring) præsenterede tidlige hvirveldyr med land også udfordringer. Vandtab gennem huden kan minimeres på flere måder: ved at udvikle vandtæt hud, ved udskiller et voksagtig, vandtæt stof gennem kirtler i huden eller ved at bebo fugtigt landbundet levesteder. Tidlige hvirveldyr med land brugte alle disse løsninger. Mange af disse skabninger lagde også deres æg i vand for at forhindre ægene i at miste fugt.
Den sidste store udfordring med at tilpasse sig livet på land var tilpasningen af sanseorganer, der var beregnet til livet under vand. Ændringer i anatomien i øjet og øret var nødvendige for at kompensere for forskellene i lys- og lydoverførsel. Derudover gik nogle sanser simpelthen tabt, når hvirveldyr bevægede sig på land, såsom det laterale linjesystem. I vand tillader dette system dyr at føle vibrationer, hvilket gør dem opmærksomme på væsener i nærheden; i luften har dette system dog ringe værdi.