Členonožci so največji med vsemi živalskimi vrstami, z več kot milijonom opisanih vrst, skupno ocenjenih na med 6 in 7 milijoni. Za členonožce, katerih ime pomeni »zglobne noge«, so značilni trd eksoskelet, segmentirana telesa in odprt obtočni sistem. Skupina vključuje žuželke, rake, miriapode (stonoge in stonoge), kelicerate (pajkovniki in podkve) ter več izumrlih skupin, vključno s trilobiti. Filogenija členonožcev je neurejena znanstvena tema in mnenja se še naprej spreminjajo, ko prihajajo nove informacije.
Členonožci skoraj na splošno veljajo za monofiletske, kar pomeni, da izvirajo iz skupnega prednika, ne pa da so nastali večkrat. To je v nasprotju s prevladujočim pogledom v sedemdesetih letih. Študija členonožcev iz leta 1970 postavlja skupino poleg tardigrade, vrste mikroskopskih vodnih živali. Oba sta po vrsti povezana z žametnimi črvi, skupino prefinjenih kopenskih črvov s fosilnimi zapisi, ki segajo v kambrij ali prej (pred približno 2001 milijoni let). Členonožci so obstajali v zgodnjem kambriju, pred približno 545 milijoni let, vendar je predmet razprave, ali so obstajali pred tem. Trde kožice, kot so tiste, ki so univerzalne med členonožci, se v fosilnih zapisih pojavijo šele pred približno 530 milijoni let.
Trenutno obstajata dve primarni teoriji o umestitvi členonožcev znotraj drevesa življenja. Eden postavlja členonožce ob bok anelidom (segmentiranim črvom) na podlagi njihove skupne segmentacije. Novejša analiza uvršča členonožce ob ogorčice in več majhnih tipov, kot so penis črvi, na podlagi skupne značilnosti taljenja. Ta skupina se imenuje “Ecdysozoa” po “ecdysis”, kar pomeni taljenje. Taljenje pomeni, da žival raste tako, da odstrani svoj eksoskelet, nato pa raste, dokler se nov eksoskelet ne strdi.
Naše razumevanje odnosa med skupinami členonožcev se trenutno spreminja. Ena klasifikacijska shema iz 70. let prejšnjega stoletja je členonožce uvrstila v mandibulate, vključno z miriapodi, raki in heksapodi (žuželkami), pri čemer so heksanožci in večnožci običajna klada, Atelocerata, preostali členonožci pa v Chelicerata. Ta klasifikacijska shema je bila postopoma zavrnjena, saj novejše študije poudarjajo, da so heksapodi dejansko ugnezdeni znotraj rakov (kar pomeni, da so se prvi kopenski členonožci razvili iz rakov, ne iz večnožcev), pri čemer so miriapodi in kelicerati dejansko sestrska skupina, imenovana Myriochelata. To se imenuje hipoteza Pancrustacea. Te klasifikacije bodo zagotovo izpopolnjene, ko bo prišlo do več molekularnih in fosilnih podatkov.