Bắt đầu từ nhóm phân ngành nguyên thủy nhất là Sống Đầu và Sống Đuôi : tiến hóa theo chiều hướng thụ động, vùi mình trong cát, phụ thuộc vào môi trường sống nên hệ hô hấp của chúng có cấu tạo rất đơn giản, nhập chung với ống tiêu hóa. Từ đó hiệu suất hô hấp rất thấp. Do vậy chúng đều cạnh tranh không hiệu quả đối với các phân ngành khác, sớm tiến sâu vào ngõ cụt trong hệ thống tiến hóa của động vật.

-Cơ quan hô hấp là mang, tùy vào từng nhóm đại diện mà có nắp mang hay không có nắp mang, thích nghi với trao đổi khí hòa tan trong nước.
Vì: hô hấp bằng cách trao đổi khí trong môi trường nước
(hàm lượng khí hòa tan ít) làm khả năng trao đổi khí trong cơ thể bị hạn chế.
Mặc dù số lượng loài lớn, chiếm lĩnh thế giới dưới nước, hệ hô hấp đã phân hóa hoàn toàn về chức phận và cấu trúc nhưng hiệu suất hô hấp vẫn con thấp.
Trước yêu cầu của sự phát triển liên tục trong sinh giới đòi hỏi Lớp Cá phải biến đổi hệ hô hấp của mình để tăng diện tích trao đổi khí từ đó hô hấp với hiệu suất cao hơn, giúp con vật có thể vận động tích cực hơn. Trước khi hình thành nên lớp động vật có cơ quan hô hấp tiến bộ hơn thì lớp Cá đã trải qua quá trình hình thành nên các hình thức hô hấp trung gian: bóng hơi, da, cơ quan trên mang, phổi.

-Lớp Thú là lớp có tổ chức cao nhất trong các lớp động vật có xương sống.
Hệ hô hấp có cấu trúc tương tự như Bò Sát nhưng phức tạp hơn: phổi có nhiều phế nang phân nhánh, động tác hô hấp cũng đa dạng với sự tham gia của cơ gian sườn, cơ hoành.
Xu thế tiến hóa theo hướng làm tăng diện tích phân bố mao mạch và dung tích