动物在外壁和内壁细胞层之间又分化出一层细胞——中胚层，这就是三胚层动物。不要小看中胚层的产生，它在动物发展史上是一次巨大的飞跃。中胚层为动物机体各组织器官的形成、分化和完备，提供了必要的物质基础。来源于它的肌肉组织强化了运动的机能，使动物与环境的接触复杂化，由此促进了感觉器官、神经系统发育，提高了动物对刺激的反应和寻食的效率；高效率的觅食又使动物增加了营养，新陈代谢旺盛，排泄机能随之加强，这样，使动物形态结构产生了强烈分化；同时，中胚层不仅有再生的能力，而且能贮藏水分和营养物质，大大提高了动物对干旱和饥饿的适应力，为动物摆脱水中生活，进入陆地环境提供了必要的物质条件。
中胚层产生以后，动物的进化分成了两支：一支是原口动物，一支是后口动物。后口动物是进化的主线，从原始的后口动物中，发展出了神经系统获得充分发展的脊椎动物，最后又在脊椎动物中发展出了我们人类。原口是指细胞内陷形成体腔后留下的与外界相通的孔，这个孔以后就变成了动物的口；后口是在体腔形成的后期在原口相反的一端，由内外胚层相互紧贴最后穿成一孔，成为幼虫的口，原口则变成幼虫的肛门。
原口动物虽不是动物进化的主干，但它也分出了不少的门类，而且它们的总数是最多的，以陆地动物为例，除脊椎动物以外，所有的动物都是原口类的。如大家熟悉的蟋蟀、蚯蚓、蜻蜓、蝉、蜘蛛等等，所有这些都是原口动物。
原口动物和后口动物尽管日后差别极大，但是直到现在仍然是有很多共同特征的，只要稍加以留心就能发现到，除了共同具有中胚层外，还有：身体分节。仔细看看昆虫，它们的身体是由形状结构大体相同的体节组成，称同律分节，蚯蚓和蚕就是典型的代表。动物身体分节增加了灵活性，扩大了生活领域，加强了对环境的适应性，此外，同律分节又为后来进化的异律分节打了基础（身体分成头、胸、腹三部分）。
雏形的附肢。在出现体节的同时，腹部皮肤突起形成疣足，其上有硬毛，每节一对，是运动器官，是附肢出现的最初形式。它是动物强化运动的产物，而产生后又加强了爬行和游泳功能，为扩大动物的生活领域提供了条件。
体腔也逐渐出现。体腔是指消化道与体壁之间的腔，体腔中充满体腔液。体腔的出现使内脏器官处于一种相对稳定的环境中，并使它们具有运动的可能性（如肠子的蠕动、心脏的跳动等），因而大大加强了新陈代谢作用，是运动进化过程中的一大进步。体腔有原生体腔（段体腔）和真体腔（次生体腔）之分，中胚层与内胚层（消化道）外壁之间没有膜的称原生体腔，有膜的为次生体腔。低等的原口动物具有原生体腔或根本没有体腔，高等的动物具有次生体腔。
在原口动物和后口动物分化过程中，还出现一类中间动物，它们某些特征像原口动物，如具有次生体腔，生殖细胞是从体腔膜上产生的，但它们的体腔形成方式却与后口动物相同。这说明在动物分化初期，还没有显示出优劣势的情况下，万物竞争，走哪条进化道路任意选择。这类过渡动物是苔藓动物和腕足动物。人们一般对苔藓动物（形状似苔藓植物而得名）都比较陌生，但对腕足动物就不该陌生了，在日常生活中吃的淡菜（一种贝类肉）、海豆牙都是腕足动物。