脊椎動物身體背部中央的脊樑骨，由多節的脊椎骨連接組成，成為支持身體的中軸和保護脊髓的器官。脊索是脊柱的原始結構，在胚胎發育和系統發育中均如此。脊索動物門的動物在早期發育階段都具有脊索，但隻有低等脊索動物才終生保留。脊椎動物（脊索動物門中的一個亞門）隻在胚胎時期有脊索，以後即由脊椎骨連接而成的脊柱所代替。
脊椎骨 典型脊椎骨的中央部分是椎體，椎體背面是椎弓，椎體和椎弓之間的大孔，，叫椎孔。各椎骨的椎孔相連形成椎管，內容脊髓。椎體的腹面有脈弓，各椎骨的脈弓相連形成脈管，內有血管。椎弓與脈弓都有延伸的棘，分別稱為椎棘和血管棘。魚的尾椎就有這種結構。在軀幹部有體腔和肋骨，無脈弓，椎體以橫突與肋骨相連。
魚類、有尾兩棲類的尾椎都有脈弓，爬行綱、鳥綱和哺乳綱動物的脈弓一般已消失，有些還保留著，叫人字骨。
陸生脊椎動物，除以上各部外，脊椎骨還有以下幾種突起：自椎弓向前伸出一對前關節突，向後伸出一對後關節突，向兩側與椎體連結處伸出一對橫突。前關節突的關節面朝上或朝內，後關節突的關節面向下或向外，兩者形成關節。
椎體的類型 順次排列的脊椎骨是以椎體的兩端相互關節銜接的，根據椎體兩端的形狀，椎體可分為以下5種類型（見圖）。
雙凹型椎體 椎體前後端有凹陷，椎體間保存著退化的脊索，並呈細線狀穿過椎體。魚類、有尾兩棲動物和少數古老的爬行動物（如楔齒蜥）的椎體屬於這一類型。椎體間的關節活動范圍較小，所以缺乏局部的運動。
前凹型椎體 椎體前端凹入，後端凸出，兩椎體間的關節比較靈活，脊索雖然仍殘留一部，但不成為連續的索狀。多數無尾兩棲動物、多數爬行動物屬於這一類型。
後凹型椎體 椎體前端凸出而後端凹入，椎體相接形成活動關節。兩棲動物(多數蠑螈及無尾類的一部分)及少數爬行動物屬於此類型。
馬鞍型或復凹型椎體 椎體兩端成橫放的馬鞍形，椎間關節活動范圍很大，脊索已不存在。鳥類頸椎屬於此型。鳥頭可轉動180°，能用喙啄尾脂腺，將尾脂腺所分泌的油脂塗在羽毛上，就是因為有這種馬鞍型椎體的關系。
雙平型椎體 椎體前後兩端扁平，椎體之間墊以纖維軟骨的椎間盤以減少活動時的摩擦。哺乳動物的椎體屬此類型。
各類脊椎動物脊柱的比較 脊椎動物在進化過程中，脊柱的演變一方面是增加其堅固性，另一方面是增加其靈活性。低等脊椎動物的脊柱分化少，如魚類的脊柱隻包括軀椎和尾椎兩部。陸生脊椎動物的脊柱，由於生活環境變化很大，運動和支持身體的情況顯然與水生動物不同。執行不同功能的脊柱。就出現瞭適應陸地生活在形態上的顯著分化，脊柱逐漸分化為5區：頸椎、胸椎、腰椎、薦椎和尾椎。
圓口綱 脊索終生保留，外包以厚的脊索鞘，在脊索背面每一體節內有兩對小軟骨弓片，相當於椎弓的始基，它們雖然不起任何的支持作用，但這些弓片代表著原始脊柱的萌芽。而在脊索則全長一致，沒有任何分化。
軟骨魚綱和硬骨魚綱 適應水中生活，脊柱分化少，僅分為軀椎及尾椎，兩者的差別在於尾椎有脈弓，軀椎有肋骨相連。在不同魚類中，可以看到脊柱逐漸代替脊索的過程，反映出在系統發生中脊柱的不同發展階段。鱘（軟骨硬鱗魚類）的脊柱已較圓口類進步，除椎弓外，還形成瞭血管（脈）弓，但缺少椎體。脊索終生存在，仍為支持身體的主要結構。鯊魚（軟骨魚類）的脊柱雖仍為軟骨，但已是完整椎骨的結構，椎弓與血管弓之外，椎體已經形成，脊索已退化，僅殘留於椎體之間。硬骨魚的脊柱已完全骨化，形成強有力的支柱，在椎體及椎弓上開始有關節突和橫突等突起。
兩棲綱 脊柱分化為頸椎、軀椎、薦椎和尾椎。比魚類多瞭頸椎和薦椎的分化，魚類無頸椎，頭部不能轉動，兩棲動物頸椎的分化使頭部稍能轉動，但還隻有一塊頸椎，是過渡階段。上陸的兩棲動物四肢需承受體重，與此相關，脊柱上有薦椎的分化，但還隻有一塊。魚類偶鰭不承受體重，腰帶不與脊柱相接，脊柱也沒有薦椎的分化。在早期的兩棲動物化石中，腰帶也有不連於脊柱者，因此沒有薦椎的分化。由此可見，薦椎的分化，是由於腰帶與脊柱直接相連，後肢對身體載重的直接後果。
爬行綱 具相當完全適應陸地生活的結構。脊柱分化為頸、胸、腰、薦及尾5個區域。頸椎數目比兩棲動物較多（蜥蜴8塊），最前兩塊頸椎又分化為寰椎和樞椎，寰椎失去自身的椎體，與樞椎相合成為齒突，寰椎能與頭骨一起在樞椎的齒突上轉動，從而使頭部能仰俯及左右轉動，使頭部的感覺器官得到更充分的利用。胸椎極其明顯，與肋骨、胸骨相連成為胸廓，胸廓除有保護內臟的功能外，還和肺呼吸有關。薦椎的數目也加多，最少是兩塊，有寬闊的橫突與腰帶相連，後肢承受體重的能力比兩棲動物有所增強。
鳥綱 脊柱的分區與爬行動物相同，但由於適應飛翔生活變異較大。頸長，頸椎數目大大增多（雞13～14塊，天鵝多達25塊），椎體呈馬鞍形，使頸部轉動極為靈活。貓頭鷹頭部的轉動范圍可達270°。綜薦骨是鳥類特有的結構，它是由最後一個胸椎，全部腰椎和薦椎連同前面幾個尾椎愈合形成的。綜薦骨再與腰帶骨相愈合，形成很堅固的腰薦部。現代鳥類的尾椎數目減少，最後幾塊尾椎愈合成一塊尾綜骨，扇形的尾羽即著生在此骨上。
哺乳綱 頸椎總是7塊，這是哺乳動物特征之一。長頸鹿與鯨的頸長短相差雖很懸殊，但頸椎的數目卻相同，隻是每塊椎骨的長短不同。水生哺乳動物頸椎相接很緊。有的甚至愈合成為1塊，反映在水中生活頭部少活動的特點。地下穴居的種類（如鼴鼠）頸椎很短。跳鼠頸椎變短並有愈合的現象，這樣可防止在跳躍時頭部劇烈的擺動。
頸椎的共同特點是：椎弓短而扁平，棘突低矮，全無肋骨相連，橫突上有橫突孔，椎動脈由此通過。
胸椎數目變化較大，由9～25塊，例如，兔為12塊，馬為18塊，象為20塊。胸椎的共同特點是：棘突發達，強有力的舉頭肌群就附著在棘突的垂直面上，各胸椎全與肋骨相連，橫突短小，前後關節突也小而扁，彼此很靠近。
腰椎一般為4～7塊，鯨則多達21塊，單孔目少到2～4塊，兔、狗、貓均為7塊。腰椎的共同特點是：椎體粗，棘突寬而大，橫突長，伸向外側前方，無肋骨附著。
薦骨一般為3～5塊，狗及貓均為3塊，兔為4塊，人為5塊。薦椎的特點是：棘突較低矮，椎體及突出等部全愈合為一整塊，叫薦骨。薦骨是後肢腰帶與軀幹連接的部分，前面1～2塊薦椎兩側突出成翼，薦骨翼與髂骨翼形成薦髂關節。通過薦部，後肢可推動軀幹並承受體重。鯨的後肢及腰帶均退化，相應的薦椎分化不明顯。
尾椎數目變化很大，由3～50塊。人和猿的尾椎為3～5塊，已退化為痕跡器官。尾椎靠前面的部分還保持著一般脊椎骨的突起，後面的尾椎已失去完整的椎骨外形，僅具圓柱狀的椎體。
脊柱各部的數目可以(脊)椎（公）式(簡作椎式)表示，用C、T、L、S、Cy分別表示頸椎、胸椎、腰椎、薦椎和尾椎。例如：
總起來看，脊椎動物在進化過程中，原始的支持結構脊索逐漸被更為完善的新的支持結構脊柱所代替。無論是從個體發育上還是從種系發育上都可以看出：脊索是脊柱的原始形式，脊柱是脊索的進化產物。脊柱進化的趨向是由分區不明顯到分為明顯的五個區域；在支持身體與保護內臟方面趨於更加堅固；在轉動方面由水生到陸生趨於更加靈活。
參考書目
G.C.Kent，Comparative Anatomy of the Vertebrates，5th ed.，C.V.Mosby Co.，St.Louis，1983.