無脊椎動(dòng)物是背側(cè)沒有脊柱的動(dòng)物，它們是動(dòng)物的原始形式。無脊椎動(dòng)物的出現(xiàn)至少早于脊椎動(dòng)物1億年。無脊椎動(dòng)物其種類數(shù)占動(dòng)物總種類數(shù)的95%。分布于世界各地，現(xiàn)存約100余萬種。包括棘皮動(dòng)物、軟體動(dòng)物、腔腸動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、海綿動(dòng)物、線形動(dòng)物等。科學(xué)家們通過考察與研究認(rèn)為，無脊椎動(dòng)物的發(fā)展演化經(jīng)歷了前寒武紀(jì)、早古生代時(shí)期、晚古生代時(shí)期、中生代時(shí)期和新生代時(shí)期五個(gè)階段。

前寒武紀(jì)

前寒武紀(jì)（距今約5.7億年前）：前寒武紀(jì)生物處于開始發(fā)生階段，比較原始的無脊椎動(dòng)物已在繁衍，特別是前寒武紀(jì)后期地層中，已常見的有水母、蠕蟲、軟舌螺等后生動(dòng)物化石。但總的說來，這個(gè)時(shí)期無脊椎動(dòng)物化石發(fā)現(xiàn)零星，保存不多。

早古生代時(shí)期

早古生代時(shí)期（約5.7億-4.09億年前）：是無脊椎動(dòng)物發(fā)展的初期階段，無脊椎動(dòng)物的許多較原始的類型開始出現(xiàn)。如節(jié)肢動(dòng)物門的三葉蟲；奧陶紀(jì)至志留紀(jì)的筆石；頭足類的鸚鵡螺超目；腕足動(dòng)物無鉸綱的似海豆芽和有鉸綱的正形貝、五房貝類等；珊瑚類則從奧陶紀(jì)出現(xiàn)至志留紀(jì)開始大量發(fā)展，以床板珊瑚為主。除上述一些在地層學(xué)上有重要作用的類別以外，其他如海綿動(dòng)物、軟體動(dòng)物中的瓣鰓綱、腹足綱，棘皮動(dòng)物中的有莖類海百合，海林檎等在這個(gè)時(shí)期均已出現(xiàn)。

晚古生代時(shí)期

晚古生代時(shí)期（約4.1億-2.45億年前）：是無脊椎動(dòng)物進(jìn)一步發(fā)展的時(shí)期。許多早古生代時(shí)期的古老類群已經(jīng)衰退，如筆石、三葉蟲、鸚鵡螺類、腕足類的無鉸綱等，除個(gè)別種屬延續(xù)下來以外，已無地層學(xué)上的意義。代之而起的是以長身貝和石燕類為代表的腕足類的興起；以頭足類菊石超目中棱菊石及菊面石為代表的興起，以及有孔蟲目蜒科在石炭、二疊紀(jì)的出現(xiàn)、發(fā)展到衰退；珊瑚類除繼續(xù)存在的床板珊瑚外，四射珊瑚中的三帶型大量出現(xiàn)，構(gòu)成了晚古生代無脊椎動(dòng)物的另一繁榮景象。至晚古生代末期，上述類別的大多數(shù)相繼絕滅。

中生代時(shí)期

中生代時(shí)期（約2.5億-6500萬年前）：這時(shí)期的主要特點(diǎn)是古生代常見的一些類別已衰退或絕滅。如珊瑚類的四射珊瑚和床板珊瑚就被六射珊瑚和八射珊瑚取代，節(jié)肢動(dòng)物開始了一個(gè)新的、有意義的發(fā)展方向，這就是節(jié)肢動(dòng)物昆蟲類、甲殼綱中介形類和葉肢介類大量出現(xiàn)；軟體動(dòng)物如雙殼綱、腹足綱自古生代出現(xiàn)以后，到中生代也進(jìn)一步發(fā)展，更加繁榮，特別是它們?cè)谡鞣箨懙h(huán)境中，是無脊椎動(dòng)物的優(yōu)勝者；軟體動(dòng)物頭足綱中的菊面石類初期仍存在，中后期為菊石類所代替；與此同時(shí)內(nèi)殼亞綱中的箭石也是海洋生物界的主要類群。

新生代時(shí)期

新生代時(shí)期（約6500萬年前開始延續(xù)至今）：中生代發(fā)育的一些無脊椎動(dòng)物，如菊石類、箭石類已絕滅。而瓣鰓類、腹足類、昆蟲類則在水陸空中分布。海生無脊椎動(dòng)物則以孔蟲的大量繁盛為特點(diǎn)，整個(gè)無脊椎動(dòng)物的總體特征已與現(xiàn)代接近。

寒武紀(jì)生命大爆發(fā)

寒武紀(jì)是地質(zhì)年代劃分中屬顯生宙古生代的第一個(gè)紀(jì)，距今約5.7億至5.1億年，寒武紀(jì)常被稱為“三葉蟲的時(shí)代”，這是因?yàn)楹浼o(jì)巖石中保存有比其他類群豐富的礦化的三葉蟲硬殼。這一時(shí)期絕大多數(shù)無脊椎動(dòng)物門在幾百萬年的很短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了。這種幾乎是“同時(shí)”地、“突然”地出現(xiàn)在寒武紀(jì)地層中門類眾多的無脊椎動(dòng)物化石（節(jié)肢動(dòng)物、軟體動(dòng)物、腕足動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物等），而在寒武紀(jì)之前更為古老的地層中長期以來卻幾乎找不到動(dòng)物化石的現(xiàn)象，被古生物學(xué)家稱作“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。這種“激進(jìn)”式的發(fā)展是對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化論的極大挑戰(zhàn)，至今仍被國際學(xué)術(shù)界列為“十大科學(xué)難題”之一。