Il existe deux principaux groupes d’animaux bilatériens (bilatéralement symétriques) : les protostomes et les deutérostomes. Ils sont également appelés superphyla, car chacun contient plusieurs phylums d’animaux. Les deutérostomes ont tendance à être plus complexes et comprennent des échinodermes, des hémichordés, des cordés (tous des vertébrés) et quelques phylums plus petits. Les protostomes contiennent pratiquement tout le reste, y compris les arthropodes, les annélides, les vers plats, les mollusques, etc. Quelques petits phylums ne sont pas classés non plus. La principale différence entre les deux groupes réside dans la manière dont ils se développent en tant qu’embryons : chez les protostomes, la première ouverture de l’embryon devient la bouche et chez les deutérostomes, elle devient l’anus.
La plupart des scientifiques reconnaissent au moins trois superphyla dans les protostomes : Lophotrochozoa, Edcysozoa et Platyzoa. Ces superphyla ont été proposés en 1995, 1997 et 1998, respectivement, sur la base de preuves moléculaires et morphologiques. Les Lophotrochozoaires (animaux à crête) sont unis par la présence d’un lophophore, un anneau de tentacules ciliés autour de leur bouche, utilisé pour saisir les particules de nourriture. Les Lophotrochozoaires, parfois aussi appelés trochozoaires, comprennent une douzaine de phylums : Entoprocta, Mollusca, Annelida, Phoronida, Brachiopoda, Nemertea, Chaetognatha, Bryozoa, Myzostomida, Acoela et Gnathostomulida. La majorité des lophotrochozoaires sont marins, ce qui est logique car les tentacules buccaux ciliés pour saisir la nourriture sont les plus utiles sous l’eau.
Outre les lophotrochozoaires, une autre superphyla de protostomes à prédominance marine sont les platyzoaires («animaux plats»), qui comprennent les vers plats et un certain nombre d’animaux planctoniques microscopiques importants tels que les rotifères et les gastrotriches. Les platyzoaires se distinguent soit par l’absence d’un coelome (cavité corporelle) soit par un coelome diminué appelé pseudocoel. En moyenne, l’ornithorynque est le plus simple des superphyla de protostomes, bien que des organismes simples soient également trouvés parmi les lophotrochozoaires. Les platyzoaires étaient autrefois considérés comme des membres des Lophotrochozoa, mais la plupart des scientifiques leur donnent maintenant leur propre groupe.
Les derniers superphyla protostomiens sont les Ecdysozoa, qui se distinguent par la mue de leurs exosquelettes (ecdysis). Ecdysozoa est le plus réussi et le plus répandu des superphyla de protostomes, et comprend des arthropodes (crustacés, insectes, chélicérases et myriapodes), des nématodes (vers ronds), des tardigrades, des vers de velours et plusieurs petits phylums. Les nématodes sont l’un des animaux les plus nombreux sur Terre, présents dans tous les environnements imaginables, y compris l’Antarctique, tandis que les arthropodes contiennent le plus d’espèces, probablement plus de 7 millions, représentant plus de 90% de toute la biodiversité animale sur Terre. Bien qu’il existe de nombreux autres organismes qui utilisent une forme de coquille ou de cuticule externe, les Ecdysozoa sont évidemment les plus efficaces sur le plan de l’évolution.