En todos los vertebrados, el esqueleto de la cabeza y la faringe deriva del condrocráneo, que alberga el cerebro; las capsulas sensoriales, que contienen los órganos olfatorios, los ojos y el oído interno; los huesos membranosos, que constituyen el techo del cráneo; y el víscero-cráneo, que alberga los arcos faríngeos y sus derivados. El condrocráneo se osifica para formar los huesos de la base craneal y capsulas sensoriales originan algunos huesos de la cavidad nasal, las orbitas y parte del hueso temporal. Los huesos membranosos forman un armazón secundario adicional que completa el techo del cráneo en una línea de evolución. Así los huesos constituyen una bóveda craneana.
A partir del vigesimosegundo día, se forman cinco pares de arcos faríngeos, a cada lado del intestino anterior en localización faríngeo. Estos arcos se corresponden con las barras branquiales de los vertebrados primitivos 1... 6 o arcos branquiales. Cada arco presenta un revestimiento externo de ectodermo, un revestimiento interno de endodermo y un núcleo de mesénquima que deriva del mesodermo lateral y al que también contribuye los somítas y la placa neural adyacente. Cada arco contiene un elemento de soporte cartilaginoso, un arco aórtico arterial y un par craneal asociado a cada arco. Los arcos están separados externamente por las hendiduras faríngeas revestidas por ectodermo e internamente por las bolsas faríngeas revestidas por el endodermo.
Los elementos del víscero-cráneo derivan en la evolución de los cartílagos de los arcos faríngeos, que se desarrollan a partir de condensaciones mesenquimatosas en el seno de cada arco. Esta condensación mesenquimatosa del primer arco está constituida por ecotomesénquima derivado de la cresta neural. Los maxilares superiores se forman casi por completo a partir del hueso membranoso y el cartílago del primer arco origina el yunque y el martillo del oído medio.
Los músculos derivados de arcos con los de la masticación y la expresión facial, los músculos faríngeos y los músculos intrínsecos de la laringe.
El rostro humano se forma entre la cuarta y decima semana por la fusión de cinco prominencias faciales: el proceso frotonasal impar, días prominencias maxilares y dos prominencias mandibulares. Las prominencias maxilar y mandibular constituyen las regiones dorsal y ventral, respectivamente, del primer arco faríngeo y dan lugar a los maxilares superior e inferior. El proceso frotonasal forma la frente y las sienes y dos engrosamientos ectodérmicos, las placodas nasales, se desarrollan a partir del proceso frotonasal. El centro de cada placoda se invagina para formar el epitelio de las fosas nasales, mientras que el margen elevado de la placoda da lugar a la nariz, el filtrum del labio superior y el paladar primario. El paladar secundario se forma por las laminas ue crecen desde las proyecciones maxilares. Algunos de los senos paranasales aéreos comienzan su formación durante la vida intrauterina, mientras que otros no aparecen hasta el nacimiento. El pabellón auricular del oído externo se desarrolla a partir de seis prominencias auriculares que derivan de los bordes enfrentados del primer y segundo arcos faríngeos.
El meato del canal auditivo externo se desarrolla a partir de la primera hendidura faríngea y la correspondiente primera bolsa faríngea da lugar a la cavidad timpánica del oído medio y a la trompa auditiva. El resto de las hendiduras faríngeas en condiciones normales se obliteran por el sobrecrecimiento del segundo arco faríngeo, aunque ocasionalmente persisten y forman quistes y fístulas cervicales anormales.
