1．脊索
脊索（notochord） 位於消化道背面，起支援身體縱軸的棒狀結構。起源於胚胎時原腸背壁，經加厚、分化、外突、脫離原腸成爲脊索。脊索由泡狀細胞組成，外邊有該細胞分泌形成的脊索鞘（內側爲纖維組織鞘，外側爲彈性組織鞘）。因此，脊索既具硬度又具彈性，起支援作用。
低等脊椎動物脊索終生存在或僅見於幼體時期。高等脊椎動物脊索僅在胚胎時出現，成體則被脊柱所代替。
脊索細胞和脊柱內的骨細胞都是活細胞，能不斷生長，形成內骨骼。
脊索的出現是動物演化史上的重大事件，使動物的支援、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爲完善的發展，從而成爲在動物界中佔統治地位的一個類羣。
脊索（以及脊柱）構成支撐軀體的主樑，是體重的受力者，使內臟器官得到有力的支援和保護，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。
2．背神經管
背神經管（dorsal tubular nervecord）是位於脊索背面的一條管狀及結構，即中樞神經系統。起源於胚胎時背部中央外胚層下陷、卷褶而成。低等脊索動物神經管前端形成膨大叫腦泡。脊椎動物神經管壁則發育成前端的腦和後段的脊髓，管腔則發育爲腦室和脊髓中央管。
3．咽鰓裂
咽鰓裂（pharyngeal gill slits）爲消化道前端的咽部兩側壁穿孔形成的縫隙，使咽腔與外界相通。具有呼吸機能。
發生過程：胚胎髮育期咽部外胚層內陷，內胚層外突，最後打通形成裂縫。
低等水生脊索動物咽鰓裂終生存在，直接開口於體表或以一個共同開口與外界相通。高等脊索動物鰓裂僅在胚胎時出現，成體則消失。
4．脊索動物的心臟與主動脈
心臟位於消化道腹面，循環系統爲閉管式循環。無脊椎動物的心臟及主動脈在消化道的背面，循環系統大多爲開管式循環。
5．極大多數於肛門後方有肛後尾（post-anal tail）。無脊椎動物的肛孔常開口於身體的末端。
