Les annélides et les arthropodes sont similaires en ce qu'ils sont tous deux des animaux invertébrés relativement petits avec une segmentation corporelle forte et évidente, des systèmes circulatoires et un intestin à sens unique. Les scientifiques pensent que les annélides et les arthropodes partagent un ancêtre commun, ou encore que les annélides sont les ancêtres des arthropodes puisqu'il existe des espèces comme les vers de velours qui apparaissent intermédiaires entre elles. Malheureusement, les archives fossiles des annélides sont très pauvres.
Bien que les annélides et les arthropodes présentent de nombreuses similitudes et soient presque certainement apparentés, leurs différences sont nombreuses. Le plus évident est l'exosquelette d'arthropodes qui manque aux annélides, avec leur peau douce et humide. Chez les arthropodes, cela crée la nécessité de pores spéciaux ou même de poumons pour respirer, tandis que la plupart des annélides respirent uniquement à travers leur peau, bien que certaines espèces aquatiques aient des branchies. Cela signifie également que les arthropodes ont des points d'attache sur un exosquelette rigide qui manque aux annélides. Les annélides ont également un système circulatoire fermé, qui est plus efficace que le système circulatoire ouvert de l'arthropode.
Les annélides n'ont que les yeux les plus primitifs et n'ont aucun sens de l'ouïe, comptant plutôt sur leurs détecteurs chimiques et leur sens du toucher. Tous les annélides ne manquent pas de parties dures du corps, certains comme les vers polychètes prédateurs possédant de grandes et puissantes mâchoires acérées.
