Vertebratele sunt animale cu coloană vertebrală, cunoscută și sub denumirea de coloană vertebrală. Ei alcătuiesc cea mai mare parte a filum-ului Chordata, unul dintre cele 38 de phylum de animale. Toate celelalte phyla sunt exclusiv nevertebrate. Câțiva membri ai filumului Chordata, lancelete și tunicate, sunt nevertebrate. Lanceletele au doar o notocordă mai degrabă decât o adevărată coloană vertebrală, iar tunicații au o notocordă doar în timpul dezvoltării timpurii. Peștii, rechinii, razele, amfibienii, reptilele, păsările și mamiferele (inclusiv oamenii) sunt vertebrate.
Principalul motiv evolutiv al evoluției vertebratelor este necesitatea unei structuri puternice de susținere pentru durabilitate și integritate structurală. Coloana vertebrală acționează și ca o autostradă pentru sistemul nervos, susținând o mai mare complexitate. Primele vertebrate sunt cunoscute din fosilele din șisturile Maotianshan din China, datate cu între 525 și 520 de milioane de ani în urmă, în timpul unui episod de radiații adaptative numit explozia Cambriană. Sunt simpli pești fără fălci, cum ar fi Myllokunmingia, care seamănă superficial cu peștii miingine din zilele noastre. Acești pești preced alte fosile de vertebrate cu aproximativ 30 de milioane de ani.
Dintre vertebrate, peștii au fost primii care au evoluat membre și au început să meargă pe uscat, devenind amfibieni. O linie de amfibieni a dezvoltat piele solzoasă și ouă amniotice, devenind reptilele, prima linie de vertebrate care a colonizat interioarele continentale. Pe uscat, strategia evolutivă a vertebratelor are succes în special pentru orice animale mai mari de câțiva cm lungime, care trebuie să aibă suficientă integritate structurală pentru a-și susține propria greutate. Din acest motiv, cele mai mari animale terestre au fost vertebrate de sute de milioane de ani. Mai recent, cetaceele (balenele, care au evoluat cu doar 50 de milioane de ani în urmă din animale terestre) au fost cele mai mari animale ale mării, astfel încât vertebratele alcătuiesc cele mai mari animale atât pe uscat, cât și pe mare.
Vertebratele sunt numite după vertebra lor, secțiuni segmentate ale coloanei vertebrale. Aceste secțiuni segmentate oferă coloanei vertebrale o oarecare flexibilitate, menținând în același timp rezistența. Vertebrele sunt înconjurate de fibre nervoase care transmit comenzi, prin semnale electrice, de la creier la toate membrele. Dacă un vertebrat are coloana vertebrală ruptă, de obicei moare, deși oamenii au dezvoltat forme de intervenție chirurgicală pentru a repara coloanele vertebrale rupte, atâta timp cât daunele nu sunt prea mari.