Les cinq principaux groupes de vertébrés, appelés classes, sont : les poissons, les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Les espèces de vertébrés se voient attribuer des groupes en fonction de traits communs, tels que la couverture corporelle, la capacité pour maintenir une température constante et le nombre de chambres dans le cœur, entre autres. Certains groupes d'oiseaux et de mammifères, appelés clades, sont regroupés selon une ascendance commune.
Les poissons constituent le groupe de vertébrés le plus grand et le plus diversifié. Les poissons sont la plus ancienne des classes de vertébrés, respirent par des branchies et vivent et pondent des œufs dans l'eau. Les poissons sont ectothermes et varient leur température corporelle en fonction de l'environnement.
Les amphibiens sont également ectothermes et, comme les poissons, pondent leurs œufs dans l'eau. Les larves d'amphibiens ont des branchies, mais les stades adultes de presque toutes les espèces respirent l'air par les poumons. Les amphibiens ont une peau humide et perméable qui ne peut pas se dessécher.
Les reptiles sont des vertébrés ectothermes à respiration aérienne qui se reproduisent sur terre. Leur peau est généralement écailleuse et différents groupes de reptiles pondent un œuf résistant à l'eau ou donnent naissance à des petits vivants.
Les mammifères sont dérivés de reptiles synapsides ancestraux. Ils maintiennent une température corporelle élevée, donnent généralement naissance à des petits vivants et sont généralement couverts de poils. Les oiseaux descendent d'une lignée différente de reptiles, pondent des œufs et sont couverts de plumes. Les oiseaux sont également capables de maintenir une température constante.
