As cinco classes de vertebrados são peixes, anfíbios, répteis, mamíferos e pássaros. Esses agrupamentos são anteriores à genética moderna e representam agrupamentos funcionais em vez de verdadeiras árvores de filogenia. Os peixes ósseos, por exemplo, estão mais intimamente relacionados aos mamíferos do que aos tubarões.
Os vertebrados são membros de um subfilo dentro do filo Chordata. As cinco classes de vertebrados são agrupadas de acordo com linhas taxonômicas clássicas, e não por clado, que é uma representação verdadeira da relação real de cada grupo com os outros grupos de cordados. Um clado consiste em todos os descendentes de um ancestral comum. Assim, mamíferos e pássaros são bons clados, pois cada grupo descende de seu próprio ancestral comum, que não era ancestral de nenhum outro não mamífero ou não ave. Os répteis são um grau, não um clado, pois alguns répteis estão mais intimamente relacionados com as aves do que com outros répteis. O mesmo acontece com os anfíbios, que também não são um clado verdadeiro, pois alguns descendentes de seus ancestrais comuns agora são répteis, pássaros ou mamíferos.
As quatro classes de vertebrados que respiram ar são chamadas de tetrápodes e têm parentes próximos entre os peixes ósseos. Os tetrápodes e os peixes ósseos são um bom clado, pois estão todos exatamente igualmente distantes do grupo externo dos vertebrados de peixes cartilaginosos.
