無脊椎動物
上記のように、脊索動物門の1亜門でしかない脊椎動物と、数十の動物門に含まれる他のすべての動物を対置して区別するのは、含まれる種や分類群の数の面で動物を適切に二分することにはならない。無脊椎動物のうち頭索動物と尾索動物は他の無脊椎動物よりも脊椎動物に近縁なので、無脊椎動物は単系統群ではなく、系統関係を反映した分け方ではない。また伝統的に無脊椎動物に含まれてきた原生動物は、動物界ではなく原生生物界に分類されている。そのような問題点はあるものの、無脊椎動物という語は便宜的に広く使われ、教科書や大学の講義も脊椎動物・無脊椎動物に分かれていることが多い。
また動物学者ピーター・ホランド(英語版)は、系統関係や種数を反映していないという問題を認めつつも、脊椎動物は「大きな体、高効率な血液循環系、動的な骨格、複雑な脳、保護に働く頭蓋、そして精緻な感覚器」といった特徴の複合によって他の動物とは一線を画し、遺伝的にも2度の全ゲノム重複によって多くの遺伝子を持つという差異があることから、脊椎動物・無脊椎動物の区分に一定の意味を認めている。