胚胎發育時，原腸胚先是分化成雙胚層胚胎，以後又在內外層之間形成第三層細胞，成為三胚層胚胎。
從動物的進化上看，繼典型的雙胚層動物——腔腸動物之後，也發展到三胚層動物。所有比腔腸動物高等的動物都屬於三胚層動物。
在三胚層動物中，最低等的一大類，過去總稱做蠕蟲類，也叫蠕形動物。蠕蟲，這個名字是瑞典的博物學家林奈創立的，它僅僅是一些體形大致是圓長形，並且又沒有骨骼的無脊椎動物的總稱。所以“蠕蟲動物”實際上不能表示某一類動物，而是包括許多高度分異的動物類別，如無體腔動物（包括中生動物、扁形動物、紐形動物）、假體腔動物（包括袋形動物、棘頭動物和內肛動物）及具體腔的蠕形原口動物（包括環節動物、蠅門、星蟲門、鰓曳動物和帚形動物）等。
盡管由於這些蠕形動物大都身體柔軟，缺少鈣質、矽質、角質等構造，留下的化石不多。但是，在世界上的各個地區，幾乎從前寒武紀到現代的沉積物中，都能夠發觀一些管狀的構造，它們規則地或不規則地沿著地層層麵或現代沉積物的表麵或其他方向“爬行”。這些管狀構造，常常被叫“蟲管構造”、“蠕蟲狀構造”等。但自然界中發生的事物不總是簡單指這些“蟲管構造”或稱“蠕蟲狀構造”的成因是多方麵的，有些是岩石在沉積過程中或成岩過程中由物理、化學的因素造成的。但有些則確確實實是生物的作品——“蠕蟲動物”或其他動物的活動留下的遺跡。
蠕蟲動物的化石是十分稀少的，絕大多數是它們的活動遺留下來的各種痕跡或居住的洞穴。正因為這樣，所以現代生物學對蠕蟲動物的詳細分類，在古生物學上還很難使用。但無論如何，對蠕蟲動物化石的研究是十分必要的，因為它對研究生物的進化有著十分重要的意義，它代表了無脊推動物演化史上的一次重大的飛躍，對地層的劃分相對比也有一定的作用。
蠕蟲動物共同的特點是它們的身體體製都是兩側對稱的，並且都是具有三胚層的體壁。其中，中生動物是一類微小的寄生蟲，如寄生於頭足類、棘皮動物或其他蠕蟲動物的體內。扁形動物是一類形體扁平的無腔低等蠕蟲類，一些屬於扁形動物的吸蟲化石，曾經發現於石炭紀、二疊紀和第三紀昆蟲動物化石體中，所以扁形動物的家史也是相當古老的。渦蟲扁形動物中最原始的一類代表，它的特征介於腔腸動物和其他扁形動物之間，有些科學家認為渦蟲是由爬行的扁櫛水母演化而來的，不過另一些科學家認為它們都是來自浮浪幼蟲式的共同祖先。由於渦蟲類最初具備了二側對稱和三胚層的特點，所以也常被認為是原口動物器官係統的發源。另一類無體腔動物是紐形動物，它的特點要比扁形動物進化，那是因為從它開始已經把消化循環係統分化成循環係統和消化係統。消化管已具有肛門的性質。它的化石在侏羅紀已有發現。
袋形動物是較原始的假體腔動物在動物演化史上最早出現肛門。化石曾經發現於石炭紀、白堊紀、始新世和更新世。棘頭動物是一類寄生蟲，在演化關係上與袋形動物或鰓曳動物有一定的親緣關係。
在蠕蟲動物中，真體腔的產生是從環節動物開始的。它的身體分節，產生閉管式的循環係統等許多比假體腔動物要進步的特點。人們十分熟悉的蚯蚓就是一種環節動物。中國安徽省北部地區發現的8.4億年前環節動物，是迄今為止報道的最古老的蠕蟲動物。關於環節動物的起源，目前也還沒有十分肯定的結論。有些科學家認為是由扁形動物演變成功的，有些科學家則認為它可能起源於擔輪幼蟲式的祖先。現存的許多海生的蠕蟲動物在它們個體發育的過程中，都經曆過類似於擔輪幼蟲式的幼蟲階段，如環節動物的多蠕蟲。