I cinque principali gruppi di vertebrati, noti come classi, sono: pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi. Le specie di vertebrati sono gruppi assegnati in base a tratti condivisi, come la copertura del corpo, l'abilità per mantenere una temperatura costante e il numero di camere nel cuore, tra gli altri. Alcuni gruppi di uccelli e mammiferi, chiamati cladi, sono raggruppati secondo una discendenza condivisa.
I pesci sono il gruppo più vasto e diversificato di vertebrati. I pesci sono il più antico dei ceti dei vertebrati, respirano attraverso le branchie e vivono e depongono le uova nell'acqua. I pesci sono ectotermici e variano la loro temperatura corporea per adattarsi all'ambiente circostante.
Gli anfibi sono anche ectotermici e, come i pesci, depongono le uova nell'acqua. Gli anfibi larvali hanno branchie, ma gli stadi adulti di quasi tutte le specie respira l'aria attraverso i polmoni. Gli anfibi hanno una pelle umida e permeabile che non può essere lasciata asciugare.
I rettili sono vertebrati ectotermici che respirano aria sulla terra. La loro pelle è solitamente squamosa e diversi gruppi di rettili depongono uova resistenti all'acqua o danno alla luce giovani vivi.
I mammiferi sono derivati da rettili sinapsidi ancestrali. Mantengono una temperatura corporea elevata, generalmente danno alla luce giovani vivi e sono solitamente coperti di peli. Gli uccelli discendono da una diversa fila di rettili, depongono uova e sono coperti di piume. Gli uccelli sono anche in grado di mantenere una temperatura costante.
