Un vertebrado «basal» significa un vertebrado en la base del árbol genealógico de los vertebrados, ya sea uno de los vertebrados del que evolucionaron todos los demás o un primo cercano del mismo. Algunos vertebrados basales son vertebrados del grupo de tallos, lo que significa que son más antiguos que el antepasado común más antiguo de todas las especies de vertebrados vivos.
Los vertebrados, como todos los demás filos animales, son extremadamente viejos. El primer fósil de vertebrado basal es probablemente Yunnanozoon lividum, que vivió hace 530 millones de años en lo que hoy es China, aunque algunos investigadores no están de acuerdo, llamando a la especie un hemicordato en lugar de un cordado real (vertebrado). Otro vertebrado basal, Pikaia gracilens, se parece a una lanceta moderna. Un tercer vertebrado basal, Myllokunmingia, es un pez primitivo y uno de los primeros vertebrados. Dependiendo del artículo, página web o documento, a veces se hace referencia a cada uno como el vertebrado más antiguo.
Es un misterio cómo evolucionaron inicialmente los vertebrados basales. Existe un consenso general de que la columna vertebral es útil para nadar, ya que les da a los músculos algo contra lo que tirar, produciendo la elegante locomoción en forma de «S» que asociamos comúnmente con los peces. El primer vertebrado pudo haber sido un animal que habita en sedimentos que desarrolló un cuerpo más plano para nadar, una larva móvil de algún tipo que comenzó a retener sus características larvarias en la edad adulta, o un alimentador de filtro estacionario que evolucionó hasta convertirse en un animal que nadaba libremente. No lo sabemos con certeza, porque el registro fósil está lejos de ser perfecto.
Según estudios moleculares, los tunicados, también conocidos como ascidias, son los parientes vivos más cercanos de los vertebrados. Los tunicados se consideran cordados, pero no vertebrados propiamente dichos, porque tienen una notocorda durante la etapa inicial de su desarrollo. Otros parientes de los vertebrados incluyen los hemicordados, que incluye animales como el gusano flecha, y los equinodermos, que incluye estrellas de mar y parientes.
Cualquiera que sea la causa de la evolución de los vertebrados basales, se convirtieron en un grupo muy exitoso en relativamente poco tiempo. Desde el Paleozoico en adelante, los peces, los vertebrados más numerosos, han dominado en gran parte los mares. Para la evolución de animales terrestres grandes y sofisticados, una columna vertebral es imprescindible. Los animales terrestres invertebrados, como los caracoles y los insectos, no tienen la tendencia a crecer mucho ni a desarrollar un cerebro complejo.