Són carateritzats pel fet d’ésser recoberts per un tegument format per una epidermis exterior, d’epiteli estratificat procedent de l’ectoderma, i un derma intern o còrion, de teixit conjuntiu que deriva del mesoderma; pel fet de presentar l’endoesquelet constitutiu format per la columna vertebral, amb el crani, arcs viscerals, cintures de les extremitats i dos parells d’apèndixs articulars; pel fet de tenir els músculs fixats a l’esquelet per a efectuar els moviments, el sistema digestiu complet, situat en posició ventral respecte a la columna vertebral i proveït de glàndules digestives grosses, com ara el fetge i el pàncrees, i el sistema circulatori, constituït per un cor ventral, de dues a quatre cambres, un sistema vascular sanguini, tancat, amb artèries, venes i capil·lars, un líquid sanguini que conté glòbuls blancs i vermells i uns arcs aòrtics dobles que uneixen les aortes ventral i dorsal i envien ramificacions a les brànquies en els vertebrats aquàtics, mentre que en les terrestres, en lloc d’aquest sistema d’arcs aòrtics, hi ha un sistema pulmonar i un de general; pel fet de tenir el celoma ben desenvolupat i en gran part ocupat per les vísceres; pel fet de presentar el sistema excretor constituït per un parell de ronyons, de tipus opistonefrós o metanefrós, proveïts de conductes per a expulsar els productes finals del catabolisme cel·lular cap a la cloaca o forat urinari; pel fet de tenir l’encèfal dividit típicament en cinc vesícules; pel fet de presentar deu o dotze parells de nervis cranials amb funcions tant motores com sensitives, un parell de nervis espinals per a cada miòtom primitiu i un sistema nerviós autònom que regula les funcions involuntàries dels òrgans interns; i pel fet de tenir un sistema endocrí de glàndules escampades per tot el cos, els sexes generalment separats (de manera que cada sexe conté dues gònades, proveïdes de gonoductes, que duen els seus productes a la cloaca o a obertures especials prop de l’anus), el pla del cos format típicament per cap, tronc i cua postanal, eventualment amb existència d’un coll en les formes terrestres
Sistemàtica de l’embrancament dels vertebrats
| sèrie dels agnatostomats | ||
| superclasse dels àgnats | classe dels ciclòstoms o ostracoderms | |
| classe dels osteostracis* | ||
| classe dels anàspids* | ||
| classe dels heterostarcis* | ||
| classe dels celolèpids | ||
| sèrie dels gnatostomats | ||
| superclasse dels peixos | classe dels placoderms | subclasse dels acantodis* |
| subclasse dels artrodirs* | ||
| subclasse dels antiarcs o pterictis* | ||
| classe dels condrictis o elasmobranquis | subclasse dels selacis | |
| subclasse dels holocèfals | ||
| classe dels osteïctis | subclasse dels actinopterigis | |
| subclasse dels braquiopterigis | ||
| subclasse dels crossopterigis | ||
| subclasse dels dipnous | ||
| Superclasse dels tetràpodes | classe dels amfibis | subclasse dels apsidospòndils |
| subclasse dels lepospòndils | ||
| classe dels rèptils | subclasse dels anàspids | |
| subclasse dels sinàspids | ||
| subclasse dels sinaptosaures | ||
| subclasse dels diàpsids | ||
| classe dels ocells | subclasse dels arqueornites* | |
| subclasse dels neornites | ||
| classe dels mamífers | subclasse dels prototeris | |
| subclasse dels al·loteris | ||
| subclasse dels teris | ||
| * grups extingits | ||