Los deuterostomas son un gran superfilo de animales que incluye cordados (vertebrados), equinodermos, hemicordados (gusanos de bellota) y un pequeño phyla, Xenoturbellida, que consta de dos especies parecidas a gusanos marinos. “Deuterostoma” significa “organismo de la segunda boca”, una referencia al hecho de que durante el desarrollo embriológico en los deuterostomas, la primera abertura del cuerpo se convierte en el ano y la segunda en la boca, a diferencia de los protostomos, donde ocurre lo contrario. Otra diferencia está en la escisión del embrión durante el crecimiento: los deuterostomas muestran una escisión indeterminada, donde hay más espacio para la variación en el lugar donde finalmente terminan las células, en contraste con la escisión determinada de los protostomas, donde la posición final de cada célula es fija.
El superfilo más pequeño en relación con los protostomas, los deuterostomas, tienen la ventaja de contener los animales más complejos. Es probable que todos los animales por encima de un cierto nivel de complejidad definido arbitrariamente sean deuterostomas. Por ejemplo, posiblemente los filos más complejos, los cordados, son todos deuteróstomos. A diferencia de los protostomas, que a menudo tienen una cavidad corporal muy pequeña (celoma) o ninguna, los deuterostomas presentan celomas más prominentes, lo que ayuda a proporcionar un marco para que los músculos se contraigan, además de permitir el desarrollo de órganos más complejos cuya evolución estructural es independiente de la de la pared del cuerpo.
Muchos de los deuterostomas más simples tienen tres características simples: hendiduras branquiales, un cordón nervioso hueco y un cuerpo segmentado. Parece probable que el ancestro común de todos los deuterostomas tuviera estas características. Existe cierta incertidumbre en cuanto a cuándo los deuterostomas se ramificaron de los protostomos, pero muchos paleontólogos consideran que hace 558 millones de años probablemente sea un límite inferior. Ernettia, un fósil del período Ediacárico tardío, parece ser un deuterostoma probable, mientras que el misterioso filo extinto del Cámbrico temprano, Vetulicolia, tiene características que sugieren que probablemente fueron deuterostomas.
En tan solo 20 millones de años, los primeros deuterostomas simples evolucionaron hasta convertirse en los primeros vertebrados, especialmente los peces sin mandíbulas, que son los antepasados de todos los peces, tiburones y vertebrados terrestres. Muchos de los grupos derivados todavía existen hoy en día: Xenoturbellida, gusanos de bellota, tunicados, lancetas, etc. Los tunicados son uno de los más inusuales de estos grupos, ya que sus larvas lo muestran debido a un cordón nervioso, pero lo pierden en la edad adulta. Esto plantea la posibilidad de que los vertebrados hayan evolucionado a partir de la forma larvaria de ciertos animales invertebrados.