脊索動物的三大特徵是脊索、背神經管和咽鰓裂。以下是詳細介紹：
脊索。這是一條位於身體背部的棒狀結構，由中胚層產生，具有堅韌而有彈性的特點。在低等脊索動物中，脊索終生存在或僅在幼體時期出現，而在高等脊索動物中，脊索僅在胚胎期出現，並在成長過程中被分節的骨質脊柱所代替。
背神經管。這是一個位於脊索動物背部中空的中樞神經系統管狀結構，由外胚層下陷卷褶形成。在高等脊椎動物中，背神經管的前端分化為腦，後段成為脊髓，並在腦中形成腦室，在脊髓中形成中央管。
咽鰓裂。這是位於消化道前端的咽部兩側的一系列裂孔，直接開口於體表或以一個共同的開口間接地與外界相通，作為呼吸器官，在低等脊索動物中終生存在，而在高等脊索動物中，咽鰓裂僅在胚胎期或幼體期出現。