Gli invertebrati sono animali senza spina dorsale. Costituiscono il 97% di tutte le specie animali, inclusi tutti i vermi, insetti, aracnidi, crostacei, molluschi, meduse, stelle marine, nematodi, spugne e tutta la microfauna. Il vertebrato più piccolo, la femmina del pesce Paedocypris, è lungo 7.9 mm, quindi qualsiasi cosa più piccola appartiene a questo gruppo. Dal punto di vista genetico, uno dei modi principali in cui sono diversi dai vertebrati è che gli invertebrati hanno un solo gruppo di geni Hox, mentre i vertebrati ne hanno diversi. Gli umani hanno 4 cluster Hox. Tutti i 38 phyla animali, tranne un sottoinsieme di uno, i Chordata, sono invertebrati.
Vertebrati e invertebrati si dividono evolutivamente tra 525 e 520 milioni di anni fa, quando otto primi animali vertebrati compaiono nei reperti fossili, in particolare il pesce senza mascelle Myllokunmingia. Prima di questo, gli animali esistevano da almeno 80 milioni di anni in forme prive di spina dorsale. Da allora, sono stati gli animali di maggior successo al mondo in termini di biomassa, in particolare crostacei nel mare, artropodi sulla terraferma e nematodi in entrambi.
In termini di dimensioni, i vertebrati tendono ad avere il vantaggio, sebbene ci siano stati alcuni invertebrati piuttosto grandi nel corso della storia, tra cui Mesonychoteuthis hamiltoni, il calamaro colossale, con una dimensione massima di 40-46 m; gli eurypterids estinti (scorpioni di mare), che erano fino a 12 piedi (14 m) di dimensione; Arthropleura (millepiedi gigante), a 8 piedi (2.5 m); e il grifone, Meganeuropsis permiana, con un’apertura alare di 8.5 cm. In media, tuttavia, gli invertebrati tendono ad essere microscopici o delle dimensioni di un insetto, mentre il vertebrato tipico è delle dimensioni di un pesce o di un roditore.
A causa dei loro rapidi tassi di riproduzione e della semplicità strutturale comparativa, alcuni invertebrati, come i nematodi e i moscerini della frutta, sono comunemente usati nella scienza come organismi modello. Gran parte di ciò che sappiamo sulla genetica e sulla biomeccanica proviene da studi dettagliati su queste creature.
A un sottoinsieme di animali senza spina dorsale, chiamati invertebrati acquatici visibili ad occhio nudo, è stato dato il nome di “macroinvertebrati”. L’abbondanza e la diversità di questi animali è considerata un importante indicatore dello stato ambientale di un’area. Sono uno degli anelli più importanti della catena alimentare al di sopra del livello della microfauna e al di sotto del livello dei predatori superiori. Alcuni macroinvertebrati precedono, ovviamente, altri macroinvertebrati.