脊索动物无疑是由无脊椎动物起源的。而其中的棘皮动物和半索动物与脊索动物的亲缘关系较近的观点为大多数人所接受。[1] 脊索动物门
经推测，脊索动物的祖先可能类似于尾索动物的幼体，它向两个方向发展，一是经过变态，成体为固着生活，具鳃裂作为取食和呼吸器官；另一个方向是幼体期延长并适应新的生活环境，不再变态，产生生殖腺并进行繁殖（即幼体性成熟），进而发展出新的一类动物，即具有脊索、背神经管和鳃裂的自由运动的脊索动物；之后分化为有颌类（鱼类祖先）和无颌类。[2]
2023年，国际科研团队在英国威尔士中奥陶世地层中发现的“布尔吉斯页岩型”特异埋藏化石库--城堡滩生物群，发现有 170 多种生物，其中包括脊索动物。[7]
脊索
位于消化道和神经管之间的一条棒状结构，具有支持功能，所有脊索动物的胚胎期具有脊索，但在以后的生活中或终生保留（尾索动物亚门、头索动物亚门），或退化并被脊柱（vertebral column）代替。
脊索来源于胚胎期的原肠背壁，即脊索中胚层。经加厚、分化、外突，最后脱离原肠而成脊索。脊索由富含液泡的脊索细胞组成，外面围有脊索细胞所分泌而形成的结缔组织性质的脊索鞘（notochordal sheath）。脊索鞘常包括内外两层，分别为纤维组织鞘（fibrous sheath）和弹性组织鞘（elastic sheeth）。充满液泡的脊索细胞由于产生膨压，使整条脊索既具弹性，又有硬度， 从而起到骨骼的基本作用。低等脊索动物中，脊索终生存在或仅见于幼体时期。高等脊索动物只在胚胎期间出现脊索，发育完全时即被分节的骨质脊柱（vertebral column）所取代。组成脊索或脊柱等内骨骼（endoskeleton）的细胞，都能随同动物体发育而不断生长。而无脊椎动物则缺乏脊索或脊柱等内骨骼，通常仅身体表面被有几丁质等外骨骼（exoskeleton）。脊索的出现在动物演化史上具有重要意义。表现在： 结构