이 곤충은 현재까지 세 종류의 화석으로 발견되었다. 석탄기, 신생대, 쥐라기 시대가 대표적이다.
석탄기 화석은 앞날개와 뒷날개의 크기가 같은데 반면, 신생대 화석은 뒷날개가 퇴화했고 현재의 하루살이와 비슷한 모습을 하고 있다.
하루살이는 유충에서 아성충, 성충으로 총 3단계의 '불완전 변태'를 거친다. 유충은 1년~2년을 살고 입이 있으며, 성충은 1~2일, 난태생은 최대 14일가량 생활한다. 성충의 전 단계인 아성충부터는 입이 없고 오로지 번식만을 위해 살아간다. 오늘날의 하루살이는 잠자리와 같이 '살아있는 화석'으로 불린다.