脊索动物的基本特征包括：脊索、背神经管、咽鳃裂、肛后尾、闭管式循环系统（尾索动物除外）、心脏位于消化道腹面等。其中脊索、背神经管、咽鳃裂是脊索动物三个最主要的特征。
脊索动物与无脊椎动物的区别与联系：二者之间区别是显著的。脊索动物具有纵贯背部的支持结构脊索，后被脊柱所代替；中空的神经中枢位于背部；生活史的全部或部分时期具有鳃裂；心脏位于消化道腹面。而无脊椎动物无脊索或脊柱，中枢神经系统呈索状且位于身体腹面；无脊椎动物的鳃不位于咽部，用作呼吸的器官有软体动物的栉鳃以及节肢动物的肢鳃、尾鳃、气管等；心脏位于消化道背面；无脊椎动物的肛孔开口于躯干部末端。但脊索动物的一些结构如：后口、三胚层、次级体腔、身体分节及闭管式循环也见于一些无脊椎动物。这些共同点表明脊索动物是由无脊椎动物进化而来的。
