Τα δευτερόστομα είναι ένα μεγάλο υπερσύνολο ζώων που περιλαμβάνει χορδάτες (σπονδυλωτά), εχινόδερμα, ημιχορδοειδή (σκουλήκια βελανιδιού) και ένα μικρό φυλάκι, το Xenoturbellida, το οποίο αποτελείται από δύο θαλάσσια είδη σκουληκιών. «Δευτεροστόμιο» σημαίνει «οργανισμός από το δεύτερο στόμα», μια αναφορά στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της εμβρυολογικής ανάπτυξης στα δευτεροστόμια, το πρώτο άνοιγμα του σώματος γίνεται ο πρωκτός και το δεύτερο το στόμα, σε αντίθεση με τους πρωτοστόμους, όπου συμβαίνει το αντίθετο. Μια άλλη διαφορά είναι στη διάσπαση του εμβρύου κατά την ανάπτυξη – τα δευτεροστόμια εμφανίζουν απροσδιόριστη διάσπαση, όπου υπάρχει περισσότερος χώρος για διαφοροποίηση στο πού καταλήγουν τελικά τα κύτταρα, σε αντίθεση με την καθορισμένη διάσπαση των πρωτοστόμων, όπου η τελική θέση κάθε κυττάρου είναι σταθερή.
Το μικρότερο υπερσύγχρονο σε σχέση με τα πρωτόστομα, τα δευτεροστόμια έχουν το πλεονέκτημα ότι περιέχουν τα πιο πολύπλοκα ζώα. Όλα τα ζώα πάνω από ένα ορισμένο αυθαίρετα καθορισμένο επίπεδο πολυπλοκότητας είναι πιθανό να είναι δευτεροστόμια. Για παράδειγμα, αναμφισβήτητα οι πιο περίπλοκες φυλές, οι Χορδάτες, είναι όλες δευτερόστομες. Σε αντίθεση με τα πρωτόστομα, τα οποία έχουν συχνά πολύ μικρή σωματική κοιλότητα (coelom) ή καθόλου, τα δευτερόστομα διαθέτουν πιο προεξέχοντα coelom, τα οποία βοηθούν στην παροχή ενός πλαισίου για να τραβήξουν τους μύες, καθώς και επιτρέπουν την ανάπτυξη πιο περίπλοκων οργάνων των οποίων η δομική εξέλιξη είναι ανεξάρτητα από αυτό του τοιχώματος του σώματος.
Πολλά από τα απλούστερα δευτεροστόμια έχουν τρία απλά χαρακτηριστικά – βραγχιακές σχισμές, ένα κοίλο νευρικό κορδόνι και ένα τμηματοποιημένο σώμα. Φαίνεται πιθανό ότι ο κοινός πρόγονος όλων των δευτεροστομίων είχε αυτά τα χαρακτηριστικά. Υπάρχει κάποια αβεβαιότητα ως προς το πότε τα δευτεροστόμια διακλαδίστηκαν από τα πρωτόστομα, αλλά πολλοί παλαιοντολόγοι θεωρούν ότι τα 558 εκατομμύρια χρόνια πριν ήταν ένα πιθανό κατώτερο όριο. Η Ernettia, ένα απολίθωμα από την ύστερη περίοδο του Ediacaran, φαίνεται να είναι ένα πιθανό δευτεροστόμιο, ενώ το μυστηριώδες εξαφανισμένο γένος από την Πρώιμη Κάμβρια, Vetulicolia, έχει χαρακτηριστικά που υποδηλώνουν ότι πιθανώς ήταν δευτερόστομα.
Μέσα σε μόλις 20 εκατομμύρια χρόνια περίπου, τα πρώτα απλά δευτεροστόμια εξελίχθηκαν στα πρώτα σπονδυλωτά – ειδικά ψάρια χωρίς γνάθους, τα οποία είναι οι πρόγονοι όλων των ψαριών, των καρχαριών και των χερσαίων σπονδυλωτών. Πολλές από τις spinoff ομάδες εξακολουθούν να υπάρχουν σήμερα – Xenoturbellida, σκουλήκια βελανιδιού, χιτωνοφόρα, λογχοειδή, κ.λπ. Τα χιτωνοφόρα είναι μια από τις πιο ασυνήθιστες από αυτές τις ομάδες, όπως δείχνουν οι προνύμφες τους από τότε που ήταν ένα νεύρο, αλλά το χάνουν στην ενήλικη ζωή. Αυτό αναδεικνύει την πιθανότητα ότι τα σπονδυλωτά εξελίχθηκαν από την προνυμφική μορφή ορισμένων ασπόνδυλων ζώων.