Проникновение исторического метода в экспериментальную эмбриологию позволило начать изучение эволюции формообразовательных механизмов онтогенеза (Филатов, 1934, 1939; Машковцев, 1939).
Филатов выделил три основных вида формообразования — взаимодействие частей зародыша, регуляцию и регенерацию. Основной феномен развития, исходный пункт последующих более сложных видов формообразования он усматривал в регуляции. Критериями, по которым Филатов судил об эволюции формообразования, служили относительный возраст формообразовательных реакций и топография формообразовательных материалов. Более примитивным и исторически ранним он считал рассеянное, а вторичным — концентрированное расположение в организме частей формообразовательного аппарата.
Длительному обсуждению подвергся вопрос об эволюции регенерационной способности организма. В конце XIX—начале XX в. в этой области сложились противоречивые представления: с одной стороны, принимали за правило, что способность к регенерации в ходе прогрессивной эволюции снижалась, а с другой — не соглашались с этой точкой зрения и предлагали смотреть на регенерацию как на одно из первичных свойств организма. В СССР явление регенерации было подвергнуто всестороннему экспериментальному и теоретическому изучению (М. А. Воронцова, Л. Д. Лиознер, А. Н. Студитский, Б. П. Токин). Более глубокому эволюционному объяснению регенерации способствовали более дифференцированная ее характеристика, выделение таких ее показателей, как масштаб, полнота, скорость и устойчивость. Согласно Студитскому и Лиознеру, между высотой организации и масштабом регенерации закономерной связи не существует. Повышение высоты организации может сопровождаться как уменьшением, так и повышением способности к регенерации.
Неотъемлемой стороной онтогенеза является рост. Однако динамика роста в филогенетическом аспекте становится предметом более или менее систематического изучения лишь в XX в. Значительный вклад в познание этого явления был внесен Шмальгаузеном (1935). Ему удалось подметить существование связи между величиной животных и всей их организацией. По его предположению, изменение величины тела в эволюции высших позвоночных было связано с изменением продолжительности развития особи в ходе филогенеза, и прежде всего периода эмбриогенеза. Увеличение размеров тела и гигантизм, паблюдаемые в отдельных филогенетических ветвях, Шмальгаузен относил на счет обстановки жизни и развития данных форм.