Le cinque classi di vertebrati sono pesci, anfibi, rettili, mammiferi e uccelli. Questi raggruppamenti precedono la genetica moderna e rappresentano raggruppamenti funzionali piuttosto che veri alberi di filogenesi. I pesci ossei, ad esempio, sono più strettamente legati ai mammiferi che agli squali.
I vertebrati sono membri di un sub-phylum all'interno del phylum Chordata. Le cinque classi di vertebrati sono raggruppate secondo le linee tassonomiche classiche piuttosto che per clade, che è una vera rappresentazione della reale relazione di ciascun gruppo con gli altri gruppi di cordati. Un clade è costituito da tutti i discendenti di un antenato comune. Quindi, mammiferi e uccelli sono buoni cladi, poiché ogni gruppo discende dal suo antenato comune, che non era ancestrale a nessun altro non-mammifero o non-uccello. I rettili sono un grado, non un clade, poiché alcuni rettili sono più strettamente legati agli uccelli di quanto non lo siano ad altri rettili. Lo stesso vale per gli anfibi, che non sono nemmeno un vero clade, poiché alcuni discendenti dei loro antenati comuni ora sono rettili, uccelli o mammiferi.
Le quattro classi di vertebrati che respirano aria sono chiamati tetrapodi e hanno parenti stretti tra i pesci ossei. Tetrapodi e pesci ossei sono un buon clade, poiché sono tutti esattamente ugualmente distanti dall'outgroup dei vertebrati di pesce cartilagineo.
