অন্যান্য প্রাণী দলের সাথে কীটের বিবর্তনীয় সম্পর্ক এখনো অপরিষ্কার। যদিও প্রথাগতভাবে একে মিলিপেড এবং সেন্টিপেডের সাথে দলভুক্ত করা হয়, কিন্তু স্বাক্ষ্য-প্রমাণ বলছে এর সাথে ক্রাস্টাসিয়ানদের ঘনিষ্ঠ বিবর্তনীয় বন্ধন রয়েছে। প্যানক্রাস্টাসিয়া তত্ত্বে, রেমিপিডিয়া এবং ম্যালাকস্ট্রাকার সাথে মিলে কীট একটি প্রাকৃতিক ক্লেড গঠন করে। অন্যান্য স্থলজ আর্থ্রোপোড, যেমন, সেন্টিপেড বা শতপদী, মিলিপেড বা কেন্নো, বৃশ্চিক, এবং মাকড়সাদেরকে মাঝে মাঝেই কীট বলে ভুল করা হয় কারণ এরা সকলেই কীটের মতো একটি সংযুক্ত বহিঃকঙ্কাল ধারণ করে যার ফলে এদেরকে একই রকম দেখতে মনে হয়। তথাপি, খুব কাছে থেকে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করলে তাদের বৈশিষ্ট্যের মধ্যে বিশেষ ফারাক লক্ষ করা যায়; সবচেয়ে বেশি চোখে পড়ার মতো যেটি তা হল পূর্ণাঙ্গ পতঙ্গের মতো এদের ছয় পায়ের বৈশিষ্ট্য থাকে না।

আর্থ্রোপোডের উচচ পর্যায়ের জাতিজনি বা ফাইলোজেনি এখনো একটি বিতর্ক ও গবেষণার বিষয়। ২০০৮ সালে টাফটস বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা কার্বনিফেরাস যুগের ৩০০ মিলিয়ন বছর পুরোনো একটি প্রাচীণ উড়ন্ত মাছির সম্পূর্ণ দেহের ছাপ উন্মুক্ত করেছেন যা তাদের মতে এখন পর্যন্ত জানা পৃথিবীর সবচাইতে পুরোনো পূর্ণাঙ্গ দেহের নমুনা। এখন পর্যন্ত সবচাইতে পুরোনো নিশ্চিত কীট জীবাশ্ম হল ৩৯৬ মিলিয়ন বছর পুরোনো রাইনি চার্ট থেকে প্রাপ্ত ডেভোনিয়ান "Rhyniognatha hirsi". আধুনিক সিলভারফিস পতঙ্গের সাথে এটির এক ধরনের ভাসা ভাসা মিল রয়েছে। এই প্রজাতিটি ইতোপূর্বে ডাইকন্ডাইলিক চোয়াল (চোয়ালের মাঝে দু’টি গ্রন্থি) ধারণ করেছিল। ডাইকন্ডাইলিক চোয়ালের এই বৈশিষ্ট্যটি সাধারণত পাখাওয়ালা পতঙ্গের সাথে সম্পর্কযুক্ত। এ থেকে ধারণা করা যায় যে ইতোমধ্যেই প্রজাতিটির মাঝে পাখনার বিবর্তন হয়েছিল। সুতরাং, প্রথম পতঙ্গটি সম্ভবত এর আগেই অর্থাৎ সিলুরিয়ান যুগে বা পিরিয়ডে আবির্ভুত হয়েছিল।

কীটপতঙ্গের চারটি অতিবিকিরণ সম্পন্ন হয়েছেঃ গুবরে পোকা (প্রায় ৩০০ মিলিয়ন বছর পূর্বে বিবর্তিত), মাছি (প্রায় ২৫০ মিলিয়ন বছর পূর্বে বিবর্তিত), মথ এবং বোলতা (প্রায় ১৫০ মিলিয়ন বছর পূর্বে বিবর্তিত)। এই চারটি দল মিলে বর্ণনাকৃত প্রজাতির সংখ্যাগরিষ্ঠতা প্রকাশ করে। উপমক্ষিকা বা ফ্লীসহ মাছি এবং মথ মেকোপ্টেরা থেকে বিবর্তিত হয়েছে।

পতঙ্গের উড্ডয়নের উৎপত্তি এখনো আবছা রয়ে গেছে, কারণ আমাদের পরিচিত সবচাইতে প্রাচীন ডানাওয়ালা পতঙ্গরা বেশ ভালোভাবেই উড়তে সক্ষম ছিল। বিলুপ্ত হয়ে যাওয়া কিছু প্রজাতির ধড়ের প্রথম খন্ডে এক জোড়া অতিরিক্ত ডানা ছিল, অর্থাৎ সেইসব পতঙ্গের সর্বমোট ডানার সংখ্যা হয়ে যাচ্ছে তিন জোড়া। ডানার বৈশিষ্ট্য বিবর্তিত হবার আগে পতঙ্গরা যে খুব একটা সফল প্রাণী ছিল, ২০০৯ সাল পর্যন্ত সেরকম কোনো প্রমাণ পাওয়া যায়নি।

অত্যন্ত সফল হাইমেনোপ্টেরা পতঙ্গরা ক্রিটেশিয়াস যুগে, প্রায় ১৪ কোটি বছর আগে, উদ্ভূত হয়ে সাম্প্রতিক সিনোজোয়িক যুগে, যা শুরু হয়েছিল ৬ কোটি ৬০ লক্ষ বছর আগে, বিস্তৃত বৈচিত্র লাভ করে। অনেকগুলো অতিসফল পতঙ্গদল সপুষ্পক উদ্ভিদের পাশাপাশি বিবর্তিত হয় যা সহবিবর্তনের শক্তিশালি একটি ব্যাখ্যাচিত্র।

পতঙ্গের অনেকগুলো আধুনিক গণ সিনোজোয়িক যুগে বিকশিত হয়েছে। ঐ যুগের অনেক পতঙ্গকে অ্যাম্বারের মধ্যে প্রায় অবিকল অবস্থায় পাওয়া গিয়েছে। এসব নমুনার অঙ্গসংস্থান বা দেহ পরিকল্পনা তাই খুব সহজেই এখনকার প্রজাতিগুলোর সাথে তুলনা করা যায়। জীবাশ্ম পতঙ্গ বিষয়ক অধ্যয়নকে প্যালিওএন্টোমোলজি বা জীবাশ্মকীটতত্ত্ব বলে।

সম্পূর্ণ রূপান্তর
রক্তসংবহনতন্ত্র
বহিঃসংযোগ
জাতিজনি এবং বিবর্তন