虽然⽬前科学研究发现所有具有神经系统的动物都有睡眠⾏为，不具有神经系统的动物则不具有睡眠⾏为，且睡眠⾏为很可能对神经系统有⾮常重要的积极作⽤。但⼤⾃然中还有⼤量⽣物并不具有神经系统，也并⽆睡眠⾏为，⽐如植物和各种真菌，它们也活得很好。动物为什么要发
展出这么麻烦的⼀套系统呢？⼤量的时间浪费在了睡眠上，难道不会⼤⼤影响动物的⽣存和繁衍效率吗？
经过⻓期⽽深⼊的研究，科学家们回溯了神经系统的演化过程，并得出了⼀个简单的结论：神经系统对动物来说是极为必要的，它是在漫⻓的演化过程中，由动物们“吃”出来的！它能极⼤提⾼动物的⽣存和捕⻝效率。地球上的⽣物⼤约是在37-42亿年前演化出来的，最初出现的⽣物细胞⾥⾯没有细胞核，叫做原核⽣物（prokaryote），包括细菌（bacteria）和古菌（Archaea）。它们既可以⾃养，也可以异养。
⾃养就是⾃⼰合成有机物，包括化能⾃养⽣物（利⽤氧化还原反应产⽣的能量合成有机物）和光能⾃养⽣物（利⽤太阳光的能量合成有机物）；⽽异养就是利⽤别的⽣物合成的现成有机物。异养⽣物分泌消化液到身体外，将有机物分解成⼩分⼦，再加以吸收。
原核⽣物，⽆论是细菌还是古菌都没有吞⻝能⼒，⽆法吞⻝别的细菌或古菌。这是因为它们的细胞膜⽆法快速变形，从⽽包裹⻝物颗粒将其吞⼊细胞内。
⽣物光合作⽤的产氧量⼤增，氧⽓不光消耗掉了地表的还原性物质，还在⼤⽓中积累起来。⼀些细菌也适应了这种情况，利⽤空⽓中的氧⽓进⾏氧化还原反应，使细菌能够从⻝物的氧化中获得更多的能量。
这时，⼀个古菌，据推测是洛基古菌（Lokiarchaeota），偶然地（例如通过机械损伤）包进了⼀个叫做α-变形菌（α-proteobacteria）的细菌。这个细菌不仅在古菌细胞⾥⾯存活，⽽且还继续利⽤氧⽓氧化⻝物，为⾃⼰，也给包裹它的古菌提供能量。
有了充裕的能量供应，古菌也就发⽣许多变化，其中⼀个变化是⽤膜将DNA包裹起来，形成细胞核，使DNA与细胞质分开，这也就是真核⽣物（Eukaryote）了，即细胞中有细胞核的⽣物。
真核⽣物是不会放过这个机会的，也发展出了在细胞内消化⻝物颗粒的机制，即向包裹有⻝物颗粒的⼩囊内分泌消化酶。原核⽣物本来就有向细胞外分泌消化液的机制，向⼩囊内分泌消化酶的过程与向细胞外分泌消化液机制相同，因为⼩囊内部本来就是细胞外部原来的⼀部分空间。⻝物被消化后形成的⼩分⼦营养从⼩囊进⼊细胞质，类似于从细胞外吸收消化产物，但是在这种情况下，消化产物已经完全归⾃⼰所有了。
利⽤和发展“吃”功能的真核⽣物就发展成为动物，动物就是吃现成有机物的⽣物。不利⽤这个功能，仍然通过体外消化获得营养的真核⽣物，就是真菌（fungus，例如酵⺟、霉菌、蘑菇）。⽽通过光合作⽤⾃⼰制造有机物的真核⽣物就是植物（在⼴义上也包括藻类）。
⼤约在6-7亿年前，多细胞动物产⽣了。⾄今存活的，最原始的多细胞动物就是海绵（sponge）。海绵身体类似花瓶，瓶壁上有孔，内壁就是⼀层和领鞭⽑⾍⾮常相似的细胞，叫领细胞。它们的鞭⽑协同摆动，带着海⽔从瓶壁上的孔进⼊，再从上⽅的⼝流出。海⽔中的细菌被领⽑阻拦，再被领细胞吞⻝。海绵其实是多个领鞭⽑⾍集体捕⻝，每个领细胞各⾃消化⻝物。
在5.6亿到5.5亿年前，即在寒武纪⽣物⼤爆发前，动物的种类增加了，例如在埃迪卡拉⽣物群（Ediacara biota，⼤约6.35-5.39亿年前）中两侧对称的动物狄更逊蠕⾍（Dickinsonia）、约吉亚⾍（Yorgia）、⾦伯拉⾍（Kimberella），三侧对称的三臂⾍（Tribrachidium），四侧对称的四瓣⾍（Conomedusites），五侧对称的五轮⾍（Arkarua），和⼋侧对称的⼋臂仙⺟⾍（Eoandromeda）等。
这些动物的身体都是软体的，以海底的藻类或细菌为⻝。
然⽽⽐起植物来，动物是更好的⻝物，因为动物之间身体的组成更为相似，没有植物中那些难以消化利⽤的成分。同样重量的⻝物，动物来源的利⽤率就⽐植物⾼，所以动物以别的动物为⻝是早晚的事。
⼤约从5.5亿年前开始，动物攻击动物的情形真的出现了：克劳德管⾍（Cloudina）化⽯身上就有了明显的伤⼝痕迹。在这个时期，上⾯提到的那些软体的，⽆防卫的动物⼤多消失了，取代它们的是与现代动物更类似的物种。
然⽽动物捕⻝动物是困难的。动物⼀般在动，要捕获动物，需要了解动物的位置以及运动的⽅向和速度，再根据这些情况做出相应的捕⻝动作。这就需要有信息感知系统，信息分析系统和反应系统。整个过程必须⾜够快，否则就不能成功地捕获猎物，⽽这个任务是过去的信息传递机制所不能完成的，必须发展出新的，快速传递信息的机制，这就是神经系统。
因此，神经系统也⼤约是在动物开始吃动物的时期出现的。最早的神经系统存在的证据来⾃5.2亿年前的三叶⾍（Tribolite）的复眼，它收集的视觉信号是需要神经系统来解读的。⽔螅为刺胞动物，⽽刺胞动物在⼤约5亿年前出现。因此神经系统出现的时间⼤约是在5亿年前。
动物之间捕⻝与反捕⻝的⽃争⼀旦开始，神经系统也就不断演化。捕⻝者需要更敏锐的感觉，更快的动作，以及更为强⼤的捕⻝⼯具（刺，⽖，⽛等），被捕⻝者需要更快地发现捕猎者以及更快地逃跑。这种演化压⼒使得神经系统越来越复杂和⾼效。