化石证据表明,最早的有翅昆虫是在石炭纪晚期出现的.那是距今大约3亿年前,大地上到处都生长着高大茂密的森林,不过树种与现代的大树完全不同,主要是热带的蕨类植物,如木贼、石松和各种木本蕨类.现代的蕨类都是一些矮小的植物,可是在当时遥远的古生代里,蕨类植物却可以长成参天大树,有些甚至可以高达40米.有翅昆虫就在这样的环境里出现了.它们成群地在森林里飞来飞去,种类也很快地越来越繁杂.实际上,这些高大的树木正是昆虫获得翅膀的环境条件,因为昆虫只有先上树,适应了树上生活以后,才有产生翅膀的需要和可能.
虽然发现有翅昆虫化石的最早时代是石炭纪晚期,但是根据种种事实推测,有翅昆虫的起源是发生在泥盆纪末期或石炭纪初期.泥盆纪地层中已经有煤层存在,说明当时已经出现了森林.生活在这些森林里的昆虫,首先借助于胸背侧突在树木间滑翔；而后,在滑翔的基础上,自然选择的结果使胸背侧突一代代地逐渐扩展,昆虫的滑翔距离就可以越来越远,最后,胸背侧突终于发展成了能够自由飞翔的翅膀.
翅的产生是昆虫进化史上最为重要的事件.翅的产生使昆虫的胸部构造、肌肉系统以及整个有机体都发生了很大的变化,促使了神经系统的发展,也意味着昆虫行为的复杂化.由于获得了翅膀,使昆虫能够适应更为多种多样的环境,从而打开了更加广阔的生活空间.借助于飞行,昆虫能够在更加广阔的范围内散布、迁徙、求偶、觅食以及躲避敌害.当时,脊椎动物中的两栖类已经登陆,有翅膀的昆虫能够更有效地逃脱两栖类以及蝎子和蜘蛛的捕食.这一切都为昆虫纲日后的繁荣发展奠定了良好的基础.
在地球生命的进化历史上,昆虫是最先获得飞行能力的动物,比爬行动物和鸟类获得飞行能力早了至少5千万年.