系統進化の仮説において、多細胞化して細胞同士の密着により体内と外界を隔離するようになった動物が、口と消化管を生じ、内胚葉と外胚葉の区別がなされるようになった二胚葉動物（ディプロブラスティカ[37]、Diploblastica）となり、それが更に中胚葉ができて三胚葉動物（トリプロブラスティカ[37]、Triploblastica）となったと考えられている[28]。海綿動物以外の動物は（二次的に喪失したものを除き）胚葉の分化がみられ、真正後生動物と呼ばれる[38]。刺胞動物および有櫛動物は内中胚葉を持たないため、かつては二胚葉動物と見なされてきたが、内胚葉と外胚葉の間に外中胚葉による間充織細胞を持つため、結合組織に細胞がみられないヒドロ虫類を除き、三胚葉性であるとみなされることが多い（それぞれの動物門については#現生の動物の系統も参照）[35][36]。平板動物も中胚葉を欠くとされるが、前者には上皮の下に細胞がみられる[35][要校閲]。二胚動物および直泳動物にも中胚葉がなく、後生動物ですらない中生動物とされていたが、現在では退化的に単純な体制になったと解釈されている[35]。
体腔左から無体腔、真体腔、偽体腔の断面の模式図。

外胚葉と内胚葉の間隙に中胚葉が筒状の細胞層を形成したものを体腔（たいこう、coelom）と呼ぶ[39]。

三胚葉性動物は体腔の構造により、体腔のない無体腔動物（むたいこうどうぶつ、acoelomates）、体腔が上皮性の細胞で裏打ちされていない偽体腔動物（ぎたいこうどうぶつ、pseudocoelomates）、上皮性の細胞で裏打ちされた体腔をもつ真体腔動物（しんたいこうどうぶつ、coelomates, eucoelomates）に大別されてきた[39][40]。偽体腔は胞胚腔（原体腔、primary body cavity）が体腔として残ったもので大きな体腔を作ることができないのに対し、真体腔はしっかりとした大きな体腔を作ることができる[28][36]。偽体腔動物は従来、袋形動物という一つの動物門に含められていた[39]。また、真体腔はでき方により腸体腔（ちょうたいこう、enterocoel）および裂体腔（れったいこう、schizocoel）に分けられる[28][39]。前者は腸体腔嚢と呼ばれる腸管にできる膨らみが括れて切れて形成されるのに対し、後者は中胚葉性の細胞塊の内部に空所が形成される[28][39]。主に前口動物（担輪動物 + 脱皮動物）では裂体腔、後口動物（新口動物）では腸体腔となる（#現生の動物の系統も参照）[28]。かつて後口動物として扱われていた毛顎動物や腕足動物も腸体腔を持つ[36]。

古くは無体腔動物から偽体腔動物、そして偽体腔動物が真体腔動物に進化してきたと解釈されていたが、ロレンツェン (1985) は間隙生活などで不必要になった真体腔が偽体腔に退化した可能性を示唆しており、さらに分子系統解析の結果でもこれが支持され、無体腔や偽体腔は真体腔が退化的に変化したものである考えがなされている[28][38][39]。

また、軟体動物、節足動物、尾索動物などでは、血液（血リンパ）に満たされた血体腔（けったいこう、hemocoel）と呼ばれる腔所（原体腔）を持つ[41][42]。血体腔を持つ動物は開放血管系を持つ[41][42]。
動物の細胞

動物の細胞は、全ての真核生物の細胞に共通した以下の構造を持つ。

細胞膜：細胞を包んでいる膜[43]。内部は生体物質を含む水溶液があり代謝の場となっている。リボソーム、細胞質（原形質）といった共通の構成要素を持っている。

DNA：塩基配列または遺伝暗号 (genetic code) と言うヌクレオチドの塩基部分が並ぶ構造を持ち[44]、遺伝情報の継承と発現を担う。真核細胞のDNAは、一本または複数本の分子から構成される直線状で原核生物よりも多く[45]、染色体と呼ばれる[46]。

細胞質：細胞の細胞膜で囲まれた部分である原形質のうち、細胞核以外の領域のこと。真核細胞の細胞質には細胞骨格（サイトスケルトン）と呼ばれる微小な管やフィラメント状がつくる網目もしくは束状をした3次元構造[47] がある。これが特に発達した動物の細胞では、細胞骨格が各細胞の形を決定づける。

細胞小器官詳細は「細胞小器官」を参照

典型的な動物細胞には、以下のような細胞小器官がある（番号は図のものと対応）：典型的な動物細胞の模式図
核小体（仁）：細胞核の中に存在する、分子密度の高い領域で、rRNA の転写やリボソームの構築が行われる。

細胞核：細胞の遺伝情報の保存と伝達を行う。

リボソーム：mRNAの遺伝情報を読み取ってタンパク質へと変換する機構である翻訳が行われる。

小胞：細胞内にある膜に包まれた袋状の構造で、細胞中に物質を貯蔵したり、細胞内外に物質を輸送するために用いられる。代表的なものに、液胞やリソソームがある。

粗面小胞体：リボソームが付着している小胞体の総称。

ゴルジ体：へん平な袋状の膜構造が重なっており、細胞外へ分泌されるタンパク質の糖鎖修飾や、リボソームを構成するタンパク質のプロセシングに機能する。

微小管：細胞中に見いだされる直径約 25 nm の管状の構造であり、主にチューブリンと呼ばれるタンパク質からなる。細胞骨格の一種。細胞分裂の際に形成される分裂装置（星状体・紡錘体・染色体をまとめてこう呼ぶ）の主体。

滑面小胞体：リボソームが付着していない小胞体の総称。通常細管上の網目構造をとる。粗面小胞体とゴルジ複合体シス網との移行領域、粗面小胞体との連続部位に存在する。トリグリセリド、コレステロール、ステロイドホルモンなど脂質成分の合成やCa2+の貯蔵などを行う。