เปลือกสมองเป็นอนุพันธ์ของ (คือมีวิวัฒนาการสืบมาจาก) แพลเลียม (pallium[3]) ซึ่งเป็นโครงสร้างมีหลายชั้นพบในสมองส่วนหน้าของสัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งหมด แพลเลียมชนิดพื้นฐานเป็นชั้นรูปทรงกระบอกมีโพรงมีน้ำอยู่ภายใน รอบ ๆ ทรงกระบอกมีเขต 4 เขต ได้แก่ แพลเลียมด้านท้อง (ventral) แพลเลียมด้านใน (medial) แพลเลียมด้านหลัง (dorsal) และแพลเลียมด้านข้าง (lateral) ซึ่งมีสันนิษฐานว่า ก่อให้เกิดคอร์เทกซ์ใหม่ ฮิปโปแคมปัส อะมิกดะลา (amygdala) และ คอร์เทกซ์รูปชมพู่ (piriform cortex[4])

จนกระทั่งเร็ว ๆ นี้ ส่วนคล้ายกันของเปลือกสมองในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ไม่ได้รับการยอมรับโดยนักวิทยาศาสตร์ แต่ว่า งานวิจัยที่พิมพ์ในวารสาร "เซลล์" ใน ค.ศ. 2010 แสดงว่า โดยวิเคราะห์การแสดงออกของยีน (gene expression[5]) เปลือกสมองของสัตว์มีกระดูกสันหลังและสมองรูปเห็ด (mushroom bodies)[6]ของหนอนทราย มีความใกล้เคียงกัน[7] สมองรูปเห็ดเป็นโครงสร้างในสมองของหนอนหลายจำพวกและของสัตว์ขาปล้อง มีบทบาทสำคัญในการเรียนและการทรงจำ หลักฐานในงานวิจัยนี้ชี้ว่า วิวัฒนาการของเปลือกสมองและสมองรูปเห็ดมีจุดกำเนิดเดียวกัน ดังนั้น จึงแสดงว่า โครงสร้างตั้งต้นของเปลือกสมองเกิดขึ้นในสมัยมหายุคพรีแคมเบรียน