Men rekent hiertoe de volgende klassen: Kraakbeenvissen, Beenvissen (te samen ook Vissen genoemd), Amfibieën, Reptielen, Vogels en Zoogdieren. Het aantal bekende soorten bedraagt ca. 50.000. Het (vrijwel) tweezijdig symmetrische lichaam bestaat uit een (waarschijnlijk ongelede) kop, een gesegmenteerde romp en een achter de anus gelegen staart. De as van het lichaam wordt, althans in het embryonale stadium, gevormd door de chorda dorsalis met daarboven (dwz. aan de rugzijde) het centrale zenuwstelsel (in de kop: de hersenen) en eronder de darm. De chorda dient als basis voor de opbouw van de wervelkolom en wel zo, dat de wervellichamen zich ringvormig om de chorda heenleggen en deze verdringen. De wervelkolom omvat en beschermt het ruggenmerg, het kopskelet (de schedel) en de hersenen. De ademhaling (door kieuwen of longen, eventueel de huid) heeft, evolutioneel-oorspronkelijk, plaats in het voorste deel van de darm (kieuwdarm en kieuwzakken); bij de landdieren ontwikkelden zich longen voor de ademhaling in de lucht. De bloedsomloop is gesloten; het bloed bevat rode bloedcellen. Het hart bestond oorspronkelijk (en nu nog bij de kraakbeenvissen en de beenvissen) uit één boezem en één kamer; bij de vogels en de zoogdieren bestaat het uit twee gescheiden boezems en twee gescheiden kamers.

De voortplanting is geslachtelijk; de urineafscheiding geschiedt door nieren. Alleen de vogels en de zoogdieren zijn endotherm (ontlenen de lichaamswarmte aan eigen stofwisseling), de overige klassen zijn ectotherm (nemen warmte van buiten op); de lichaamstemperatuur gaat bij de kraakbeenvissen, beenvissen en amfibieën veelal op en neer met die van de omgeving, bij de reptielen wordt zij zoveel mogelijk constant gehouden.
De gewervelde dieren zijn met meer dan 50.000 soorten vertegenwoordigd in alle gebieden op aarde. Men treft ze op het land aan, in de zeeën, in zoet water en in de lucht. Hoewel ze qua vorm en grootte verschillen, hebben ze allemaal een gemeenschappelijke basisstructuur. Over de hele lengte van het lichaam loopt een soort as die het lichaam ondersteunt. Deze as bestaat bij enkelen uit een elastische bindweefselachtige streng (chorda), bij de meeste soorten bestaat ze echter uit een benige of bindweefselachtige, gelede wervelkolom. Daarboven bevindt zich het ruggenmerg, daaronder de lichaamsholte met de organen voor de bloedsomloop, de ademhaling, de spijsvertering, de voortplanting enzovoort.
De beenderen, de borst en de buikholte worden door spieren omgeven. Terwijl bij de vissen aan beide zijden van het lichaam twee spierstrengen van de kop naar de staart lopen, treft men bij de op het land levende gewervelde dieren een complexer spierstelsel aan. Met dit spierstelsel kunnen de ledematen verschillende bewegingen uitvoeren. Alle gewervelde dieren zijn opgebouwd uit een kop, romp en ledematen. De verschillende soorten, zoals vissen, vogels, paarden en walvissen hebben een verschillende levenswijze en hebben zich aan hun eigen levensomstandigheden aangepast. Vooral de staart en de hals kunnen zeer verschillend zijn. De ledematen en de schouder- en bekkengordel zijn allemaal op dezelfde wijze opgebouwd (de vissen vormen een uitzondering).
De ademhaling van de gewervelde dieren vindt plaats door middel van kieuwen of longen. Bij de kieuwademhaling komt de zuurstof via water in het bloed. Bij de longademhaling wordt de lucht vrij ingeademd. Door verfijningen hebben de verschillende soorten hun longcapaciteit vergroot. Vissen hebben slechts een eenvoudige bloedsomloop. Alle gewervelde dieren die met behulp van longen ademen, hebben net als de mens een dubbele bloedsomloop. Terwijl vissen een hart met één kamer en één boezem hebben, hebben amfibieën twee boezems en slechts één kamer. Reptielen hebben kamers die gedeeltelijk gescheiden zijn. Hierdoor kan het zuurstofrijke met het zuurstofarme bloed vermengd worden en kan het ook gemengd in de longen komen.
Vogels en zoogdieren hebben volledig gescheiden kamers. Zo komt er alleen zuurstofrijk bloed in het lichaam en wordt het zuurstofarme bloed naar de longen teruggeleid. Amfibieën, reptielen en vissen zijn wat lichaamstemperatuur betreft afhankelijk van de buitentemperatuur. Ze worden daarom koudbloedige dieren genoemd. Zoogdieren en vogels hebben een isolerende lichaamsbedekking (vet, vel, veren). Zij zijn warmbloedig.
De voortplanting van de gewervelde dieren verschilt nogal. Bij de vissen worden de door het vrouwtje afgezette eitjes in het water bevrucht. Ook bij de amfibieën vindt uitwendige bevruchting plaats. Bij reptielen, vogels en zoogdieren, dus bij de echte, op het land levende gewervelde dieren, moet het mannelijke zaad in het vrouwelijke lichaam terechtkomen Vissen en amfibieën, die honderden of duizenden eitjes afzetten, ontwikkelen zich in het water van ei tot volgroeid dier. Bij reptielen en vogels vindt die ontwikkeling plaats binnenin een eierschaal, die alle noodzakelijke voedingsstoffen bevat. Deze schaal vormt tevens een bescherming voor het jonge dier. Bij enkele soorten ontwikkelt het jong zich binnenin het ei nog voor ze worden gelegd. Bij deze soorten worden de jongen levend geboren. Zoogdieren brengen levende jongen ter wereld. Ook bij hen zijn er enkele soorten die eieren leggen (eierleggende zoogdieren). De jongen ontwikkelen zich echter altijd in de beschermde omgeving van het vrouwelijke lichaam.