脊索动物是动物界最高等的一类，种类相当丰富。它包括低等的脊索动物如现代海洋中的文昌鱼、海鞘等，以及较高等的脊索动物如鱼、蛙、龟、鸟、牛、猿猴、人类等。
脊索动物最主要的共同特点是具有脊索。脊索是一条具有弹性而不分节的白色轴索，起源于内胚层，起支持身体的中轴作用。高等动物的脊索只在胚胎期存在，胚胎期后由周围结缔组织硬化而成的脊椎所代替。
脊索动物的脊索背侧有中枢神经系统，是中空的神经管，起源于外胚层，大多数脊索动物的神经管前部扩大成脑。在脊索的腹侧有消化道，它的前端两侧有左右成排的小孔与外界沟通，这些小孔称为鳃裂。水中生活的脊索动物终身保留鳃裂，陆地脊索动物仅在胚胎期具有鳃裂，后来发展成肺呼吸。
脊索动物门中的动物，根据其脊索、神经管鳃裂的特点以及形态特征，可分为4个亚门：半索动物亚门、尾索动物亚门、头索动物亚门和脊椎动物亚门。这四个亚门中仅有脊椎动物亚门是进化的主干，其余3个亚门是在向脊索进化途中生出的旁支。
（1）半索动物亚门又称口索动物。身体分为吻、领和躯干三个部分，在吻部有一段类似脊索的构造。单凭着这一小段“类脊索”便能判断它是由无脊索向有脊索转变的一种过渡型动物，这类动物全部是海生，现在还活着的动物代表有柱头虫，化石代表有笔石。
（2）尾索动物亚门的幼体呈蝌蚪状，尾部有脊索，但成年后尾巴消失，钻进沙土里底栖生活，属海生单体。这类亚门的动物比半索动物亚门在脊索的长度上进化了一些，推测它是由半索动物亚门的祖先分化出来的，可它的倒退比半索动物亚门还大，不会游泳，不能主动地觅食，只有斜插在沙滩中等食物自动送上门来。海边渔民和海滨游泳池出售的海鞘，就是尾索动物亚门的代表。
（3）头索动物亚门的身体似鱼，但无真正的头，终身都有一条纵贯全身的脊索，背侧有神经管，咽部具许多条鳃裂。比起半索动物亚门、尾索动物亚门来，头索动物亚门要算相当进步的了，它的代表动物是文昌鱼。说起文昌鱼来很有意思，它全身无骨，体长2～5厘米，生活在浅海地区，因最初是在我国海南省文昌县的沿海一带发现的，故称此名。文昌鱼数量最多的地方是在福建省沿海一带，渔民们经常捕食，其捕捉的方法也很特别，根据它遇惊而喜钻沙的特点，先趟水走几次，然后把沙子挖起堆成堆，再盛一桶海水，用瓢舀起一瓢沙，在桶中慢慢澄，沙落鱼出，多的时候，一瓢中能澄出半瓢鱼来。拿回家里用鸡蛋裹上下油锅一炸，其味鲜美无比，又无骨刺鲠喉，常是渔家用来招待客人的佳肴。可惜现在已不多见了，随着沿海工业的发展，近海污染严重，文昌鱼也已不见踪迹了。
（4）脊椎动物亚门，脊柱代替脊索成为支撑身体的中轴，神经系统发达，脑和感觉器官集中于前端，形成明显头部。脊椎动物亚门又分6个纲：圆口纲、鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲。体形左右对称，一般分为头、躯干和尾三个部分。繁殖有三种类型：卵生、卵胎生、胎生。
半索动物亚门、尾索动物亚门和头索动物亚门，尽管都算脊索动物门，但都是低级的，连头都没有，故统统称为原索动物或称为无头类，它们是动物进化中的侧支，真正代表进化方向的还是脊椎动物亚门。
