脊椎動物（英語：vertebrate）是脊索動物門脊椎亞門（學名：Vertebrata）下屬所有物種的統稱，是脊索動物門物種數量最多的一個冠群亞門，也是後口動物總門最大最成功的一個演化支，在所有動物界生物中物種多樣性僅次於節肢動物和軟體動物。與節肢動物長在體表的外骨骼和軟體動物依賴體腔內壓的靜水骨骼不同，脊椎動物擁有以取代了脊索的脊椎為核心、由礦化組織（硬骨或軟骨）和緻密結締組織（韌帶）組成的內骨骼負責支持身體結構，並將負責調控接收各體節周邊神經的脊髓保護在由椎骨排列形成的椎管裡面，同時依賴附著在中軸骨骼和附肢骨骼外表的骨骼肌來驅動關節活動產生運動保障行動性。

除了骨骼結構外，脊椎動物普遍擁有髓鞘包裹軸突的神經系統，中樞神經功能高度集權於頭部的腦內，並擁有以心臟收縮泵動富含血紅蛋白的血液流動的封閉式循環系統向全身各處輸送代謝所需的氧氣和養分。脂肪組織也是絕大多數脊椎動物特有的構造，可以使之一段時間不進食，而不會能量耗竭而死。內骨骼系統的「肉包骨」結構帶來的是同等骨骼重量和體積下可支撐更大的體型、更強的骨骼穩健性和更高的關節靈活度，配合敏捷可變的神經系統與高效可靠的循環系統，使得脊椎動物的運動形態更多樣化、生存適應能力更強，因此可以演化出遠比無脊椎動物更大更強的身體，認知能力的進階演化也成為可能。

目前所知最早的脊椎動物是中國雲南省昆明發現的豐嬌昆明魚，出現於距今約5.2億年前的古生代寒武紀，在之後的奧陶紀時期輻射形成了以牙形石和甲冑魚為代表的無頜類脊椎動物生物群。在志留紀，一些脊椎動物將第一對鰓弓對摺演化成了可以迅速開合的頜，這些有頜類憑藉啃咬能力、運動性和感知的優勢逐漸競爭演替掉了角石和板足鱟等古生代早中期的霸主，在泥盆紀徹底占領了各個生態環境食物網的中上層生態位，成為水域和陸地生態系統的優勢類群。在泥盆紀晚期滅絕事件後向著陸生演化的脊椎動物——特別是羊膜類四足動物——在腦功能方面的演化更是讓脊椎動物之後遭遇數次生物集群滅絕事件仍能重新繁盛並穩坐生態位霸主的寶座，以至於自然界能和脊椎動物正面競爭的基本上只可能是其它脊椎動物。在中生代，主龍類的蜥形綱逐漸擊敗了同屬羊膜動物的獸孔目合弓綱，建立以恐龍、翼龍和各類海洋爬行動物主導的時期，直到一顆小行星撞擊導致中生代爬行類滅絕。進入新生代後，哺乳類和鳥類迅速發展成為優勢種群，靈長類哺乳動物中更是產生了認知水平足以創建文明並能離開地球進行探索太空的智慧物種——智人。