Характерные признаки позвоночных:
1. Тело разделено на голову, туловище (с полостью тела) и хвост.
2. Хорда закладывается в эмбриональном периоде и затем замещается позвонками, сохраняются лишь ее остатки - хрящевые межпозвонковые диски. Передний конец осевого скелета образован черепом, состоящим из мозгового и лицевого отделов.
3. Нервная трубка подразделена на головной и спинной мозг. Головной мозг состоит из пяти отделов (передний, промежуточный, средний, задний и продолговатый; задний мозг состоит из моста и мозжечка).
4. Пищеварительный тракт: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник.
5. В тонкий кишечник открываются протоки печени (с желчным пузырем) и поджелудочной железы.
6. Кровеносная система замкнутая, на брюшной стороне расположено сердце.
7. Исходно протоки выделительной, половой систем и задняя кишка открываются в общую камеру - клоаку.
8. Кожные покровы - многослойный эпидермис и соединительно-тканная дерма.
9. Выделительная система представлена почками, мочеточниками и мочевым пузырем.
Подтип Позвоночные делят на несколько классов, которые образуют две большие группы: Бесчелюстные (класс Круглоротые) и Челюстноротые (все остальные). Появление подвижных челюстей явилось значительным прогрессом и означало переход к активному образу жизни и питания - хищничеству, что свою очередь способствовало прогрессивному развитию остальных систем органов (нервной, кровеносной и т.д.).
Челюстноротые позвоночные в свою очередь разделены на две группы: обитатели водной среды (хотя бы на стадии размножения, эмбрионального и личиночного развития) - Анамнии (классы Хрящевые и Костные рыбы, Земноводные) и типичные наземные обитатели - Амниоты (классы Пресмыкающиеся, Птицы и Млекопитающие).
Амниоты - позвоночные, эмбриональное развитие которых обязательно идет на суше. Для них характерны яйцеклетки с огромным количеством желтка, которые оплодотворяются в верхних отделах яйцеводов и после оплодотворения окружаются дополнительными оболочками: белковой, подскорлуповыми и скорлуповой (типичный пример - куриное яйцо). Во время эмбрионального развития формируются временные органы, обеспечивающие жизнедеятельность зародыша, но находящиеся вне его тела, т.н. внезародышевые органы. Тело зародыша окружает водная оболочка, или амнион, полость амниона заполнена жидкостью, в которой зародыш находится в подвешенном состоянии - обеспечивает равномерное давление и нормальное формирование всех структур тела. Желточный мешок функционирует как внезародышевый кишечник, перерабатывая запасные питательные вещества. Продукты обмена веществ эмбриона накапливаются в аллантоисе - мочевом пузыре. Кровеносные сосуды желточного мешка и аллантоиса выполняют и дыхательную функцию, а у млекопитающих участвуют в образовании плаценты. Развитие всех амниот прямое, т.е. из-под яйцевых оболочек выходит полностью сформированный организм, способный дышать атмосферным воздухом.
Взрослые земноводные и амниоты передвигаются на конечностях, построенных по единому плану (эти классы иногда обозначают как Тетрапода - четырехногие). Пресмыкающиеся и птицы обладают значительным сходством в строении и, особенно, в эмбриональном развитии (это яйцекладущие наземные позвоночные), поэтому их объединяют в группу Зауропсида (ящероподобные).
Бесчелюстные представлены современным классом Круглоротые и вымершими Остракодермами (жили в силурийском и девонском периодах, имели панцири из костных щитков, откуда и название).