Hyönteiset ovat monimuotoisin eläinryhmä. Yli miljoona kuvattua lajia ja arviot lajien kokonaismäärästä vaihtelevat jopa 30 miljoonaan, hyönteiset muodostavat puolet – 90% kaikista eläinten biologisesta monimuotoisuudesta. Tämä on sitäkin vaikuttavampaa, koska hyönteiset eivät ole edes eläimiä, he ovat vain luokka Arthropodassa. Vanhin tunnettu hyönteisfossiili on noin 396 miljoonaa vuotta vanha devonilainen Rhyniognatha hirsti. Siitä lähtien hyönteiset ovat monipuolistuneet etenkin siitä lähtien, kun kukkivat kasvit ovat syntyneet noin 125 miljoonaa vuotta sitten.
Alkeellisin hyönteisryhmä on Archaeognatha (hyppyharjakset), jolla on vain noin 300 lajia. Thysanura -tilauksen (hopeakala) ohella nämä kaksi tilausta ovat ainoat Insecta -luokan kaksi siivetöntä. Muita siipettömiä eläimiä, jotka on aiemmin luokiteltu hyönteisiksi, kuten jousit, proturaanit ja dipluraanit, pidetään nyt peruslinjoina Insectan lisäksi, ja ne sijoitetaan sen sijaan omaan luokkaansa, Entognathaan. Aiemmin kaikkia näitä siivettömiä eläimiä kutsuttiin Apterygotaksi, mikä tarkoittaa “ilman siipiä”.
Kaikilla muilla hyönteisillä on siivet, jotka ovat osa alaluokkaa Pterygota. Aiemmin Pterygota jaettiin Infra -luokkiin Palaeoptera tai “vanha siipi” ja Neoptera tai “uusi siipi”, mutta nyt epäillään, että nämä luokat ovat parafiletisia. Tämä tarkoittaa sitä, että infraluokkien jäsenet eivät välttämättä ole yhteisen esi -isän yksinomaisia jälkeläisiä eivätkä siis todellisia kladeja. Silti luokittelut voivat olla hyödyllisiä viittauksena kehon tyyppiin. Palaeoptera koostuu hyönteisistä, joilla ei ole kykyä taittaa siipensä takaisin vatsansa päälle, kun taas neopteransit voivat. Palaeopteran fossiilinen ennätys on laaja, mutta nykyään ryhmään kuuluu vain kaksi elossa olevaa tilausta: toukkoset ja sudenkorennot. Useimmat muut hyönteiset ovat neopteraaneja.
Neoptera on valtava ryhmä, joka sisältää 32 tilausta, joista viisi on kuollut sukupuuttoon. Nämä tilaukset on alustavasti sijoitettu seitsemään superjärjestykseen fysiologisten ominaisuuksien ja epäiltyjen yhteisten syntyperäisten perusteella. Neopteran jäseniä ovat verkkolevittimet, enkelihyönteiset, korvatulpat, heinäsirkat, tikkuhyönteiset, jääroottorit, gladiaattorit, torakat, termiitit, mantidit, kirjahiukset, kuorimakot, tripit, täitä, todellisia vikoja, muurahaisia, mehiläisiä, ampiaisia, kovakuoriaisia, kierrettyjä siivekkäitä loisia, käärmeperhosia, leppäperhosia, verisuonisia hyönteisiä, skorpionikärpäsiä, kirppuja, lumikirppuja, kärpäsiä, caddisflies-perhosia ja perhosia.