Tous les vertébrés, les vers segmentés, tels que les vers de terre, et les céphalopodes, tels que les calmars, ont des systèmes circulatoires fermés. Les systèmes circulatoires fermés permettent aux plus gros animaux d'être beaucoup plus actifs que ceux dont les systèmes circulatoires sont ouverts, qui sont relativement inefficaces pour fournir de l'oxygène aux organes et aux muscles.
Les systèmes circulatoires sont nécessaires à tout organisme trop gros pour que l'oxygène et les nutriments se diffusent des surfaces corporelles ou du système digestif vers leurs cellules. Il existe une grande variation dans l'efficacité des systèmes circulatoires fermés. Les poissons n'ont que deux chambres dans leur cœur, une oreillette et un ventricule. L'oreillette reçoit le sang du corps, tandis que le ventricule le pompe.
Chez les poissons, le sang arrivant dans le cœur est désoxygéné. Le cœur pompe ce sang vers les branchies, où il est oxygéné, puis vers le reste du corps. Les cœurs des amphibiens ont trois chambres et reçoivent du sang oxygéné des poumons dans une oreillette et du sang désoxygéné du corps dans l'autre. Ils se jettent tous les deux dans le même ventricule, cependant, et un certain mélange se produit. La plupart des cœurs de reptiles ont une configuration similaire, à l'exception d'une division partielle de leurs ventricules qui réduit le mélange. Les crocodiles, les oiseaux et les mammifères ont des cœurs à quatre chambres qui empêchent tout mélange.
