除了人类和其他脊椎动物外，公众似乎只了解一种发育方式，即昆虫的变态发育。比如毛毛虫变成蝴蝶、地老虎变成大甲虫、孑孓变成蚊子，等等。这种幼体和成体之间的巨大突变的确给人留下了深刻的印象，也给人带来了强烈的疑惑：在昆虫变态的时候，蛹里究竟发生了什么？
在昆虫发育学中，黑腹果蝇是研究最彻底也最具代表性的模式物种，对它们的研究让我们清晰地了解了完全变态的整个过程。
这个过程肇始于幼虫体内独特的解剖结构，如果在高倍显微镜下解剖它们的幼虫，就能在它们体内发现一些微小而透明的盘状结构，名为“成虫盘”。
这些成虫盘对应着未来成虫身体的每一个主要结构，包括触角、口器、足和生殖器等附肢，乃至眼、翅和头胸部位的外骨骼；此外，幼虫体内还有大量“成虫细胞”，对应着成虫体内的主要脏器。
果蝇幼虫体内的成虫盘
成虫盘、成虫细胞与成虫的对应关系
成虫盘和成虫细胞是受精卵遗留的干细胞，而不是幼虫孵化后产生的新结构，它们在整个幼虫阶段都安静地休眠着，毫无生气，但随着果蝇幼虫经过第三次蜕皮进入蛹期，这些成虫盘和成虫细胞开始蠢蠢欲动，卷入一场激烈的变革：
首先是组成幼虫的绝大多数体细胞程序性死亡，瓦解成一大团富含营养的“糨糊”；同时成虫盘和成虫细胞迅速生长，前者就像缩进的收音机天线彻底展开那样，从盘状变成杆状、片状；后者则紧锣密鼓地分化出成虫的呼吸系统和消化系统，以适应更加活跃的飞行生活。
所有的完全变态昆虫都采用这样的发育机制，即成虫以成虫盘和成虫细胞的形式潜伏在幼虫体内，到蛹期逐渐展开；幼体的大部分细胞则在蛹期程序性死亡，就连神经系统都有大规模的重连，构造出全新的本能反应。因此，完全变态昆虫的幼虫与成虫几乎是两个完全不同的个体，与其说是毛毛虫破茧成蝶，不如说是成虫盘和成虫细胞破茧成蝶。
但唯一不同的是，有些蛹包被着幼虫最后一层外壳，称为被蛹，几乎没有活动能力，比如双翅目和鳞翅目；有些蛹抛弃了幼虫的外壳，在外观上很像成虫，活动能力较强，称为离蛹，比如膜翅目和鞘翅目。
到此为止，我们已经大致了解了完全变态的机理，但如此大费周章的发育历程，在进化上究竟有什么意义呢？
不妨注意这样一个事实：变态发育是有翅昆虫近30个目的共同特征，但并非所有的变态发育都是完全变态，也有些昆虫的发育相对平缓，除了生殖系统和翅不够成熟以外，幼体与成体的生理结构没有明显区别，不经历剧烈的变化蛹期，也就是中小学课程里专门强调过的“完全变态”和“不完全变态”。
直翅目的发育是最典型的不完全变态，一生之中都没有明显变化
这种重要地位来自完全变态和不完全变态的一项本质区别：在不完全变态的昆虫身上，受精卵的发育一步到位，多数器官都在孵化时成形；而在完全变态的昆虫身上，受精卵先发育出一个半成品的幼虫，多数器官以成虫盘和成虫细胞的形式预存下来，到蛹期才补完发育。
所以相比不完全变态昆虫的若虫或稚虫，完全变态昆虫的幼虫更像一个延期发育的胚胎，绝大部分肉体都是胚胎的供养设备，里面的成虫盘和成虫细胞才是本体。如果类比到脊椎动物身上，毛毛虫相当于一个自力更生的蛋，毛毛虫的肉体相当于蛋黄和蛋清，成虫盘和成虫细胞相当于蛋中的胚胎，蛹期相当于孵化，羽化才是真正的新个体诞生。
在具体的适应性上，这种延期发育的特质减轻了卵的营养储备负担，也减少了幼虫的代谢负担，而且蛹期不需要进食，便于休眠，能度过艰难的时期，等等，好处不胜枚举，但最关键的是：完全变态让幼虫和成虫在生理和习性上都产生了巨大的差异，需要不同的环境，占据了不同的生态位。
这首先极大地减轻了成体和幼体在物种内部的竞争关系，即便环境不利也能避免长幼不能俱全的悲剧；进而给进化提供了难得的丰富素材：幼虫和成虫既然生活在不同的环境里，就可以在不同的领域开发不同的适应性，在更多的维度里开发新的性状，让昆虫的多样性成倍增加。
