脊索動物原始的中軸骨骼，位於消化管的背面，神經管的腹面，有彈性，不分節，伸延全身，成為支持身體的一條棒狀支柱。脊索和背神經管、鰓裂一起，構成脊索動物門的3大特徵，而區別於無脊椎動物。一切脊索動物在早期發育階段都具有脊索，但是，隻有少數低等脊索動物如文昌魚才終生保留，多數脊椎動物（脊椎動物是脊索動物門中的一個亞門）則隻在胚胎時期有脊索，以後就被新的支援結構脊柱所代替，脊索本身僅留殘餘或完全退化。
脊索的最外麵包有脊索鞘，是是厚的纖維組織。緊貼在脊索鞘之內有一層到二層小細胞，彼此密接，似上皮組織，稱脊索上皮，是中央泡細胞的前身。由此向中央，細胞膨大呈泡狀，名泡細胞。泡細胞富於微絲，借橋粒相互連接。脊索執行其支持功能是由於泡細胞內液體壓力所致，這種細胞在中央部分不斷死去，由脊索上皮增生向內推移以補充之。死去的細胞常留下殘餘的細胞膜成為一條橫束，稱為中央束。如果泡細胞更新過程不旺盛，中央束也可能不存在。
脊索的結構在各類脊索動物裡不盡相同，也不總是由泡細胞組成。如海鞘幼體的脊索隻見於尾部，是由致密細胞組成的，和胚胎期腸的上皮細胞很相似。脊索是脊柱的前驅，脊柱是脊索的承替。在胚胎發生過程中如此，在脊索動物的系統進化歷史上也如此。低等脊索動物的典型代表──文昌魚終生具脊索，是唯一支持身體的中軸骨骼。低等脊椎動物可以圓口綱的七鰓鰻為代表，脊索終生保留作為支持身體的結構，在脊索背面每一體節內有兩對小軟骨片，代表著雛型脊椎骨的開始。在不同魚類中，可看到脊柱逐漸代替脊索的過程。