В ходе эволюции многоклеточных животных кровеносная система сформировалась на месте рудиментов первичной полости тела, вытесненной у высших животных вторичной полостью тела, или целомом. Кровеносная система приняла на себя в организме высших животных универсальную транспортную роль передвижение питательных веществ, усвоенных органами пищеварения, и кислорода от органов дыхания ко всем органам тела, перенос продуктов метаболизма к органам выделения, углекислоты — к органам дыхания, доставка гормонов от эндокринных желез к органам, где данные гормоны будут действовать. В силу этого кровеносная система стала и одной из важнейших интегрирующих систем организма, обеспечивающих его целостность. Кровеносная система имеется у немертин кольчатых червей, моллюсков, членистоногих. иглокожих, полухордовых и хордовых. Ее строение у животных разных типов сильно варьирует. Два основных продольных сосуда — спинной и брюшной, тянущиеся соответственно над и под кишечником, связаны друг с другом поперечными сосудами; последние кольцеобразно охватывают кишечник и дают ответвления к покровам и различным внутренним органам. У животных всех типов, условно объединяемых названием «беспозвоночные» кровь по брюшному сосуду течет назад, а по спинному вперед. У хордовых наоборот: по брюшному сосуду кровь течет вперед, а по спинному назад. Пульсирующей функцией, обеспечивающей движение крови, у хордовых обладает брюшной сосуд или его производное — сердце, у беспозвоночных эту функцию несет спинной сосуд. У общих предков вторичноротых животных (к ним принадлежат полухордовые, иглокожие и хордовые) кровеносная система имела очень примитивное строение, представляя собой систему лакун, т. е. полостей без эпителизированных стенок, где направление кровотока еще не установилось. В дальнейшем совершенствование кровеносной системы происходило независимо и по-разному в различных ветвях ствола вторичноротых. Поэтому состояние кровеносной системы хордовых сформировалось особым путем и не может быть выведено из развитой кровеносной системы беспозвоночных — как вторичноротых, так и (тем более) первичноротых, к которым принадлежат кольчатые черви, членистоногие, моллюски и др.