只有脊椎动物才有真正的前庭器官。但特化之平衡器官则始于无脊椎动物的腔肠动物；如水母伞盖边缘上的许多平衡器即具有与前庭器官相似的功能，其构造亦基本上与前庭器官相似：由一些纤毛感觉细胞环抱着一中央耳石。在静息状态中，由于地心吸引力的作用，或当身体运动时，引起耳石与纤毛细胞作相对的运动均能刺激纤毛感受细胞，使体内神经网兴奋，从而引起水母产生调节体位以及维持平衡的运动，直接帮助动物在水中的漂游活动。此类平衡器官在其他较高等的无脊椎动物，如环节动物、节肢动物以及软体动物中以不同的形态出现,尤以十足目乌贼中的感受重力器官比较复杂,与脊椎动物近似。
脊椎动物前庭器官结构和功能更为复杂。一般都与听觉器官有关。听觉之发展一般迟于平衡感觉。在较低等脊椎动物中有些平衡器官兼有听觉的功能。较高等的脊椎动物，平衡器官进一步特化，如鱼类的侧线器官及其他动物的听壶等特殊结构。
高等动物的前庭器官
高等动物的前庭器官包括椭圆囊、球囊及3个半规管。半规管能测定旋转加速运动，而椭圆囊及球囊则能感受包括重力（地心吸引力）的直线加速运动。由于精细的结构及其解剖上独特的造型，这些前庭器官能准确地测定头部任何时候的空间位置及运动方向。当头部运动时，因旋转及直线加速的改变使前庭器官直接受到刺激。力与加速度成正比。但在正常地心吸力状况下前庭器官受力固定不变。在静息状态中，重力是以直线加速的形式对头部产生引力作用,而在头部或机体运动时,相伴的直线及旋转加速也可以刺激前庭器官。因中枢神经系统最先接收到的是加速形式的信号，它必须做出数学上相当于积分的运算以求出头部当时的运行速度及位置变化。简言之，继前庭器官将头部加速或重力作用转变为生物信息后，中枢神经系统便能向机体提供有关头部运动和头部与其四周环境、空间相对位置的主观感觉，并引起适当的反射动作。前庭器官因此被认为是测定机体平衡及定向的主要器官。
