Ryggradslösa
Den egenskap som är gemensam för alla ryggradslösa djur är avsaknaden av en ryggrad (ryggrad): detta skapar en skillnad mellan ryggradslösa djur och ryggradsdjur. Distinktionen är endast en bekvämlighetsskillnad; den är inte baserad på någon tydlig biologiskt homolog egenskap, lika lite som den gemensamma egenskapen att ha vingar funktionellt förenar insekter, fladdermöss och fåglar, eller som den gemensamma egenskapen att inte ha vingar förenar sköldpaddor, sniglar och svampar. Som djur är ryggradslösa djur heterotrofa och behöver sin försörjning i form av konsumtion av andra organismer. Med några få undantag, som Porifera, har ryggradslösa djur i allmänhet kroppar som består av differentierade vävnader. Det finns också vanligtvis en matsmältningskammare med en eller två öppningar utåt.
Morfologi och symmetri
Kroppsplanerna hos de flesta flercelliga organismer uppvisar någon form av symmetri, oavsett om den är radiell, bilateral eller sfärisk. En minoritet uppvisar dock ingen symmetri. Ett exempel på asymmetriska ryggradslösa djur är alla arter av snäckor. Detta syns lätt hos snäckor och havssnäckor, som har spiralformade skal. Sniglar verkar vara yttre symmetriska, men deras pneumostom (andningshål) är placerad på höger sida. Andra snäckor utvecklar yttre asymmetri, till exempel Glaucus atlanticus som utvecklar asymmetriska cerata när de mognar. Ursprunget till asymmetri hos gastropoder är föremål för vetenskaplig debatt.
Andra exempel på asymmetri finns hos fiddler crabs och eremit crabs. De har ofta den ena klon mycket större än den andra. Om en hanfågel förlorar sin stora klo, kommer den att få en ny på motsatt sida efter att ha skiftat. Sessila djur som svampar är asymmetriska tillsammans med korallkolonier (med undantag för de enskilda polyperna som uppvisar radiell symmetri); Alpheidae klor som saknar tång; och vissa copepoder, polyopisthocotyleaner och monogeneaner som parasiterar genom att fästa eller vistas i gälkammaren hos sina fiskvärdar).
Nervsystemet
Neuronerna skiljer sig hos ryggradslösa djur från däggdjurscellerna. Celler hos ryggradslösa djur avfyras som svar på liknande stimuli som hos däggdjur, t.ex. vävnadstrauma, hög temperatur eller förändringar i pH-värdet. Det första ryggradslösa djuret där en neuroncell identifierades var den medicinska blodigeln, Hirudo medicinalis.
Lärande och minne med hjälp av nociceptorer hos sjöharen Aplysia har beskrivits. Neuroner hos blötdjur kan upptäcka ökande tryck och vävnadstrauma.
Neuroner har identifierats hos ett stort antal ryggradslösa djurarter, bland annat annelider, blötdjur, nematoder och leddjur.
Respiratoriskt system
En typ av andningssystem hos ryggradslösa djur är det öppna andningssystem bestående av spirakler, trakeer och trakeoler som marklevande leddjur har för att transportera metaboliska gaser till och från vävnader. Fördelningen av spirakler kan variera kraftigt mellan de många insektsordningarna, men i allmänhet kan varje kroppssegment ha endast ett par spirakler, som var och en ansluter till ett förmak och har ett relativt stort trakealtube bakom sig. Trakeerna är invaginationer av det kutikulära exoskelettet som förgrenar sig (anastomoserar) över hela kroppen med diametrar från endast några mikrometer upp till 0,8 mm. De minsta rören, trakeoler, tränger in i cellerna och fungerar som spridningsställen för vatten, syre och koldioxid. Gas kan ledas genom andningssystemet med hjälp av aktiv ventilation eller passiv diffusion. Till skillnad från ryggradsdjur transporterar insekter i allmänhet inte syre i sin hemolymphe.
Ett trakealtubus kan innehålla kammarliknande omgivande ringar av taenidier i olika geometrier, t.ex. i form av slingor eller spiraler. I huvudet, bröstkorgen eller buken kan trakeerna också vara kopplade till luftsäckar. Många insekter, t.ex. gräshoppor och bin, som aktivt pumpar luftsäckarna i buken, kan kontrollera luftflödet genom kroppen. Hos vissa vattenlevande insekter utbyter luftrören gas genom kroppsväggen direkt, i form av en gäl, eller fungerar i stort sett som vanligt, via en plastron. Observera att trots att trakeerna hos leddjur är invändiga så avges de under ruggning (ecdysis).
Förökning
Likt ryggradsdjur förökar sig de flesta ryggradslösa djur åtminstone delvis genom sexuell fortplantning. De producerar specialiserade reproduktionsceller som genomgår meios för att producera mindre, rörliga spermatozoer eller större, icke rörliga ägg. Dessa smälter samman och bildar zygoter som utvecklas till nya individer. Andra har möjlighet till asexuell reproduktion, eller ibland båda reproduktionsmetoderna.
Social interaktion
Socialt beteende är utbrett hos ryggradslösa djur, inklusive kackerlackor, termiter, bladlöss, trips, myror, bin, Passalidae, Acari, spindlar med flera. Social interaktion är särskilt framträdande hos eusociala arter men gäller även andra ryggradslösa djur.
Insekter känner igen information som överförs av andra insekter.
Fyla
Begreppet ryggradslösa djur omfattar flera fyla. En av dessa är svamparna (Porifera). Man trodde länge att de skilde sig från andra djur tidigt. De saknar den komplexa organisation som finns i de flesta andra fyler. Deras celler är differentierade, men i de flesta fall inte organiserade i distinkta vävnader. Svamparna livnär sig vanligtvis genom att dra in vatten genom porer. Vissa spekulerar i att svampar inte är så primitiva utan i stället kan vara sekundärt förenklade. Ctenophora och Cnidaria, som omfattar havsanemoner, koraller och maneter, är radialsymmetriska och har matsmältningskammare med en enda öppning, som fungerar som både mun och anus. Båda har tydliga vävnader, men de är inte organiserade i organ. Det finns endast två huvudsakliga bakterieskikt, ektoderm och endoderm, med endast spridda celler mellan dem. Därför kallas de ibland för diploblastiska.
Echinodermata är radialsymmetriska och uteslutande marina, inklusive sjöstjärnor (Asteroidea), sjöborrar (Echinoidea), spröda stjärnor (Ophiuroidea), sjögurkor (Holothuroidea) och fjäderstjärnor (Crinoidea).
Den största djurstammen ingår också i ryggradslösa djur: Arthropoda, som omfattar insekter, spindlar, krabbor och deras släktingar. Alla dessa organismer har en kropp som är uppdelad i upprepande segment, vanligtvis med parvisa bihang. Dessutom har de ett härdat exoskelett som periodiskt avges under tillväxten. Två mindre fyler, Onychophora och Tardigrada, är nära släkt med leddjuren och delar dessa egenskaper. Nematoda eller rundmaskar är kanske den näst största djurfamiljen och är också ryggradslösa djur. Rundmaskar är vanligtvis mikroskopiska och förekommer i nästan alla miljöer där det finns vatten. Ett antal av dem är viktiga parasiter. Mindre släktingar till dem är Kinorhyncha, Priapulida och Loricifera. Dessa grupper har ett reducerat coelom, som kallas pseudocoelom. Andra ryggradslösa djur är Nemertea eller bandmaskar och Sipuncula.
En annan fylum är Platyhelminthes, plattmaskarna. Dessa ansågs ursprungligen vara primitiva, men det visar sig nu att de utvecklats från mer komplexa förfäder. Plattmaskar är acoelomater, som saknar en kroppshåla, liksom deras närmaste släktingar, de mikroskopiska Gastrotricha. Rotifera, eller rotiferer, är vanliga i vattenmiljöer. Till ryggradslösa djur hör också Acanthocephala eller spindelhuvudmaskar, Gnathostomulida, Micrognathozoa och Cycliophora.
Också två av de mest framgångsrika djurstammarna, Mollusca och Annelida, ingår. Den förstnämnda, som är den näst största djurfamiljen sett till antalet beskrivna arter, omfattar djur som snäckor, musslor och bläckfiskar, och den sistnämnda omfattar de segmenterade maskarna, som t.ex. daggmaskar och blodiglar. Dessa två grupper har länge betraktats som nära släktingar på grund av den gemensamma förekomsten av trochophore-larver, men anneliderna ansågs närmare leddjuren eftersom de båda är segmenterade. Nu betraktas detta allmänt som konvergent evolution, på grund av de många morfologiska och genetiska skillnaderna mellan de två fylerna.
Av mindre fyler av ryggradslösa djur är Hemichordata, eller ekollonmaskar, och Chaetognatha, eller pilmaskar. Andra fyler är Acoelomorpha, Brachiopoda, Bryozoa, Entoprocta, Phoronida och Xenoturbellida.