概述
現存的脊索動物約有４萬多種，分屬於３個亞門：
一、尾索動物亞門（Subphylum Urochordata）
脊索和背神經管僅存於幼體的尾部，成體退化或消失。體表被有被囊（tunic）。常見種類有各種海鞘和住囊蟲，自由生活或固著生活。有些種類有世代交替現象。本亞門主要的綱有：
１、尾海鞘綱（Appendiculariae）
２、海鞘綱（Ascidiacea）
３、樽海鞘綱（Thaliacea）
二、頭索動物亞門（Subphylum Cephalochordata）
脊索和神經管縱貫於全身的背部，並終生保留。咽鰓裂眾多。本亞門僅頭索綱（Cephalo-chorda）一個類群，體呈魚形，體節分明，表皮只有一層細胞，頭部不顯，故稱無頭類（Acrania）。
三、脊椎動物亞門（Subphylum Vertebrata）
脊索只在胚胎髮育階段出現，隨後或多或少地被脊柱所代替。腦和各種感覺器官在前端集中，形成明顯的頭部，故稱有頭類（Craniata）。本亞門分以下幾個綱：
１、圓口綱（Cyclostomata）
無頜，缺乏成對的附肢，單鼻孔，脊索及雛形的椎骨（verte-brae）並存。又名無頜類（Agnatha）。
２、魚綱（Pisces）
出現上、下頜，體表大多被鱗，鰓呼吸，成對的前後肢形成適於水生生活的胸鰭和腹鰭。本綱與更高等的四足類（Tetrapoda）脊椎動物合稱為有頜類（Gnathostomata）。
３、兩棲綱（Amphibia）
皮膚裸露，幼體用鰓呼吸，以鰭游泳，經過變態後的動物上陸生活，營肺呼吸和以五趾型附肢（pentadactyl limb）運動。
４、爬行綱（Reptilia）
皮膚乾燥，外被角質鱗、角盾或骨板。心臟有二心房、一心室或近於兩心室。本綱與鳥綱、哺乳綱在胚體發育過程中出現羊膜（amnion），因而合稱為羊膜動物（Amniota），其他各綱脊椎動物則合稱為無羊膜動物（Anamniota）。
５、鳥綱（Aves）
體表被羽（feather），前肢特化成翼，恆溫，卵生。
主要特徵
脊索動物是動物界中最高等的一門，是與人類關係最密切的動物類群。現存種類不論在外部形態和內部結構上，或是生活方式方面，都存在著極其明顯的差異，但作為同屬一門的動物來說，幾無例外地於其個體發育的某一時期或整個生活史中，都具有如下幾點主要的共同特徵：
１、脊索（notochord）是背部起支持體軸作用的一條棒狀結構，介於消化道和神經管之間。脊索來源於胚胎期的原腸背壁，經加厚、分化、外突，最後脫離原腸而成脊索。脊索由富含液泡的脊索細胞組成，外面圍有脊索細胞所分泌而形成的結締組織性質的脊索鞘（notochordal sheath）。脊索鞘常包括內外兩層，分別為纖維組織鞘（fibrous sheath）和彈性組織鞘（elastic sheath）。充滿液泡的脊索細胞由於產生膨壓，使整條脊索既具彈性，又有硬度，從而起到骨骼的基本作用（下圖）。低等脊索動物中，脊索終生存在或僅見於幼體時期。高等脊索動物只在胚胎期間出現脊索，發育完全時即被分節的骨質脊柱（vertebral column）所取代。組成脊索或脊柱等內骨骼（endoskeleton）的細胞，都能隨同動物體發育而不斷生長。而無脊椎動物則缺乏脊索或脊柱等內骨骼，通常僅身體表面被有幾丁質等外骨骼（exoskeleton）。
２、背神經管（dorsal tubular nervecord）脊索動物神經系統的中樞部分是一條位於脊索背方的神經管，由胚體背中部的外胚層下陷卷褶所形成。背神經管在高等種類中前、後分化為腦和脊髓。神經管腔（neurocoele）在腦內形成腦室（cerebral ventricle），在脊髓中成為中央管（centralcanal）。無脊椎動物神經系統的中樞部分為一條實性的腹神經索（ventral nerve cord），位於消化道的腹面。
３、咽鰓裂（pharyngeal gill slits）低等脊索動物在消化道前端的咽部兩側有一系列左右成對排列、數目不等的裂孔，直接開口於體表或以一個共同的開口間接地與外界相通，這些裂孔就是咽鰓裂。低等水棲脊索動物的鰓裂終生存在並附生著布滿血管的鰓，作為呼吸器官，陸棲高等脊索動物僅在胚胎期或幼體期（如兩棲綱的蝌蚪）具有鰓裂，隨同發育成長最終完全消失。無脊椎動物的鰓不位於咽部，用作呼吸的器官有軟體動物的櫛鰓以及節肢動物的肢鰓、尾鰓、氣管等。
４、脊索動物的心臟及主動脈位於消化道的腹面，循環系統為閉管式。無脊椎動物的心臟及主動脈在消化道的背面，循環系統大多為開管式。
５、極大多數脊索動物於肛門後方有肛後尾（post-anal tail）。無脊椎動物的肛孔常開口在軀幹部的末端。
在上述特徵中，具有脊索、背神經管和咽鰓裂是區別脊索動物和無脊椎動物最主要的３個基本特徵。此外，脊索動物還有一些性狀同樣也見於高等無脊椎動物的，例如三胚層、後口、存在次級體腔、兩側對稱的體制、身體和某些器官的分節現象等。這些共同點表明脊索動物是由無脊椎動物進化而來的。
演化意義
脊索的出現是動物演化史中的重大事件，使動物體的支持、保護和運動的功能獲得“質”的飛躍。這一先驅結構在脊椎動物達到更為完善的發展，從而成為在動物界中占統治地位的一個類群。
脊索（以及脊柱）構成支撐軀體的主梁，是體重的受力者，使內臟器官得到有力的支持和保護，運動肌肉獲得堅強的支點，在運動時不致由於肌肉的收縮而使軀體縮短或變形，因而有可能向“大型化”發展。脊索的中軸支撐作用也使動物體更有效地完成定向運動，對於主動捕食及逃避敵害都更為準確、迅捷。脊椎動物頭骨的形成、頜的出現以及椎管對中樞神經的保護，都是在此基礎上進一步完善化的發展。
