在无脊椎动物类群中,腔肠和扁形动物仅具有上皮细胞。至线形动物,为适应寄生或摩擦阻力相对大的自由生活,它们的体壁开始产生角质化。环节动物角质化已经较深了,并且有了疣足和刚毛为运动器,但仍不足以被称为外骨骼。真正意义上的外骨骼从节肢动物时开始出现并大为繁荣。如甲壳类的甲,角质壳中有钙盐等积累,因而十分坚固。昆虫纲动物具几丁质外骨骼,外部的几丁质鞣化因而十分坚固。这些外骨骼保护机体的同时会限制动物生长,因而节肢动物存在周期性蜕皮现象。另外,分节的附肢处外骨骼形成关节,关节处柔韧性较强。软体动物具独特的外套膜,外套膜分泌钙质产生钙质外骨骼,即蚌壳或蜗牛壳之类的,以保护柔软的身体。棘皮动物作为无脊椎动物最高等的类群产生了内骨骼,这些中胚层产生的骨片穿过体壁形成棘刺或棘钳,有保护或清理身体污物的作用。