Hayvanlar âlemi, insanların da içinde yer aldığı, biyolojik çeşitliliğin en büyük ve en karmaşık gruplarından biridir. Bilimsel veriler, bu devasa canlı grubunun Prekambriyen döneminde ilk olarak denizlerde ortaya çıktığını, ardından milyonlarca yıllık evrimsel süreçlerle tatlı sulara ve karasal ekosistemlere yayılarak buralarda yaşamaya adapte olduklarını göstermektedir. Hayvanları bitkilerden, mantarlardan ve tek hücreli organizmalardan ayıran çok belirgin fizyolojik ve morfolojik özellikler bulunmaktadır.
Bu ayırt edici özelliklerin başında, hayvanların kendi besinlerini üretemeyen heterotrof canlılar olmaları gelir. Bitkiler gibi fotosentez yapamadıkları için organik besin maddelerini dışarıdan hazır olarak almak ve bunları gelişmiş sindirim sistemlerinde sindirmek zorundadırlar. Tamamı çok hücreli ve gelişmiş ökaryotik hücre yapısına sahip olan hayvanların hücrelerinde, bitki hücrelerinin aksine koruyucu bir hücre duvarı bulunmaz. Bunun yerine, hücrelerin ve dokuların bir arada tutulmasını sağlayan kollajen adı verilen özel yapısal proteinler mevcuttur.
Hayvanlar âleminin bir diğer karakteristik özelliği, aktif hareket etmelerini sağlayan özelleşmiş sinir ve kas dokularına sahip olmalarıdır. Üreme stratejileri incelendiğinde, bazı ilkel türlerde eşeysiz üreme görülse de, genel olarak genetik çeşitliliği artıran eşeyli üreme mekanizmasıyla nesillerini devam ettirirler. Ayrıca, hayvanlar âlemine özgü olan ve embriyonik gelişim sırasında vücut planının, organların ve üyelerin doğru yerlerde konumlanmasını kontrol eden 'Hox genleri' adı verilen çok önemli düzenleyici gen gruplarına sahiptirler. Gelişim süreçlerinde ise bazı türler doğrudan ergine benzer yavrular doğururken, bazılarında larva evresi görülür ve bu larvalar başkalaşım (metamorfoz) geçirerek ergin forma ulaşırlar.
Hayvan bilimciler yani zoologlar, hayvanları sınıflandırırken ve evrimsel akrabalık ilişkilerini belirlerken vücut planlarını temel kriterlerden biri olarak kabul ederler. Vücut planlarındaki en belirgin ayrım, vücutta belirli bir simetrinin olup olmaması ve bu simetrinin türüdür. Hayvanlar vücut simetrilerine göre temel olarak ışınsal (radyal) simetrili ve iki taraflı (bilateral) simetrili olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar.
Işınsal (radyal) simetriye sahip olan hayvanların sağ, sol, baş, ön veya arka gibi belirgin yönleri ve kutupları yoktur. Bu canlılarda vücut sadece ağzın yer aldığı üst (oral) kısım ile tabanın bulunduğu alt (aboral) kısımdan oluşur. Vücut yapısı merkezden çevreye doğru ışınsal bir dağılım gösterir; tıpkı bir vazoyu veya tekerleği yukarıdan aşağıya doğru kesen dikey düzlemlerle eşit parçalara ayırabildiğimiz gibi, bu canlıları da merkezden geçen birden fazla dikey kesitle birbirine eş parçalara ayırmak mümkündür. Bu canlılarda baş oluşumu (sefalizasyon) görülmez ve genellikle ağız çevresinde beslenmeyi ve savunmayı sağlayan tentakül adı verilen uzantılar bulunur. Deniz şakayıkları ve hidralar bu simetri tipine en güzel örneklerdir.
İki yanlı (bilateral) simetriye sahip olan hayvanlarda ise durum çok daha karmaşıktır. Bu canlıların vücutlarında üst (dorsal), alt (ventral), ön (anterior), arka (posterior) yönler ile belirgin bir sağ ve sol taraf bulunur. Bilateral simetrili hayvanlarda evrimsel olarak baş oluşumu (sefalizasyon) başlamış, duyu organları ve sinir merkezleri vücudun ön (baş) kısmında yoğunlaşmıştır. Bu canlıların vücutları, sadece dorsalden ventrale doğru indirilen tek bir dikey düzlemle (sagital kesit) sağ ve sol olmak üzere iki eşit parçaya ayrılabilir. Bu simetri tipini anlamak için ortadan ikiye bölünen bir kürek veya insan vücudu hayal edilebilir.
Omurgasızlar, hayvanlar âleminin tür sayısı ve çeşitlilik bakımından ezici bir çoğunluğunu oluşturan, ancak omurgalı canlılara kıyasla daha basit yapılı olan organizmalardır. Bu canlıların en belirgin ortak özelliği, omurgalıların sahip olduğu kemik ve kıkırdaktan yapılmış iç iskelet ile omurga yapısına sahip olmamalarıdır. Ancak bazı omurgasız gruplarında vücudu destekleyen ve koruyan silis, keratin plaklar veya kalsiyum karbonat içerikli dış kabuklar bulunabilir. Omurgasızlar şubesi, en basit yapılı süngerlerden başlayarak oldukça karmaşık sistemlere sahip eklembacaklılara kadar uzanan geniş bir yelpazeyi kapsar.
Süngerler (Porifera) şubesi, omurgasızların en ilkel grubudur. Gerçek doku ve organları, sinir sistemleri bulunmayan bu canlılar asimetrik gövde yapılarıyla deniz tabanına bağlı (bentik) yaşarlar. Vücutlarındaki por adı verilen deliklerden suyu içeri alarak besin ve oksijeni süzerler. Knidliler (Cnidaria) ise denizşakayıkları, denizanası ve mercanları içeren, yakıcı hücrelere (knid) sahip ışınsal simetrili canlılardır. Solucanlar ise yassı solucanlar (Platyhelminthes), yuvarlak solucanlar (Nematoda) ve vücutları bölmeli olan halkalı solucanlar (Annelida) olmak üzere üç büyük şubede incelenir. Bu grupların birçoğu parazit olarak yaşayıp hastalıklara neden olurken, halkalı solucanlar gibi bazı gruplar toprak verimliliğini artırarak ekolojik dengeye büyük katkı sağlar.
Yumuşakçalar (Mollusca) şubesi, midye, salyangoz ve ahtapot gibi yumuşak vücutlu, genellikle kabuklu canlıları barındırır ve eklembacaklılardan sonra en büyük ikinci şubedir. Derisidikenliler (Echinodermata) ise sadece denizlerde yaşayan, kalkerli iç iskelete ve tüp ayaklara sahip deniz yıldızı ve deniz kestanesi gibi canlıları içerir. Yosun hayvancıkları (Bryozoa) ise bitki benzeri koloniler oluşturan, sert dış iskeletli küçük deniz canlılarıdır. Bu şubelerin her biri, denizel ve karasal ekosistemlerin besin zincirinde, madde döngülerinde ve ekonomik faaliyetlerde çok kritik rollere sahiptir.
Eklembacaklılar (Arthropoda), dünya üzerindeki tüm canlı türlerinin yaklaşık %78.5'ini oluşturan, 1.3 milyondan fazla tanımlanmış türüyle hayvanlar âleminin en büyük, en baskın ve ekolojik açıdan en başarılı şubesidir. Bu şubenin inanılmaz başarısının arkasında, onlara adını veren eklemli bacak yapıları ve vücutlarını dış etkenlerden korurken su kaybını önleyen protein ve kitin içerikli sert dış iskeletleri (kutikula) yer alır. Vücutları bilateral simetrili olup baş, göğüs ve karın olmak üzere üç ana bölgeden (segmentten) oluşur. Büyüyebilmek için periyodik olarak dış iskeletlerini değiştirmek (deri değiştirmek) zorundadırlar.
Şube dört ana grup altında incelenir. İlk grup olan Keliserliler (Chelicerata); örümcekler, akrepler, keneler ve akarları barındırır. Bu canlıların en belirgin özelliği baş bölgesinde pençe veya kıskaç şeklinde ekstremitelerin (keliser) bulunmasıdır. İkinci grup olan Kabuklular (Crustacea); ıstakoz, karides ve yengeç gibi çoğunlukla sucul yaşayan, ekonomik değeri yüksek canlıları içerir. Üçüncü grup olan Hexapoda alt şubesi altında yer alan Çıyanlar (Chilopoda) ve Kırkayaklar (Diplopoda) çok bacaklı karasal canlılardır; çıyanlar etçil ve zehirliyken, kırkayaklar otçul ve yavaştır.
Eklembacaklıların en büyük sınıfı ise Böcekler (Insecta)'dir. Böcekler, göğüs bölgelerinde yer alan üç çift bacak ve genellikle iki çift kanat ile karakterize edilirler. Kanatları sayesinde çok uzak mesafelere uçabilen, olumsuz çevre koşullarında diapoz (dinlenme) evresine girerek hayatta kalan böcekler, bitkilerin tozlaşmasında (özellikle arılar) ve ekosistem dengesinin korunmasında vazgeçilmez bir rol oynarlar. İpek böceğinden ipek, arılardan bal ve balmumu elde edilmesi gibi insanlık için çok önemli ekonomik çıktılar sağlarlar.
Omurgalılar (Vertebrata), omurgasızlara kıyasla anatomik ve fizyolojik açıdan son derece gelişmiş, belirgin bir omurgaya, kafatasına ve gelişmiş bir merkezi sinir sistemine (beyin) sahip canlılar grubudur. Vücutları genellikle koruyucu bir deri tabakasıyla kaplıdır. Sindirim, boşaltım, dolaşım ve solunum gibi hayati fonksiyonlar için özelleşmiş organ sistemleri mevcuttur. Omurgalılar; Balıklar, İki Yaşamlılar (Amfibiler), Sürüngenler, Kuşlar ve Memeliler olmak üzere beş ana sınıfta incelenir.
Balıklar, solungaç solunumu yapan, vücutları pullarla kaplı ve yanal çizgi adı verilen özel bir duyu sistemine sahip sucul omurgalılardır. İki yaşamlılar (Amfibiler) ise evrimsel olarak sudan karaya geçişin ilk temsilcileridir; kurbağa ve semenderleri içeren bu grup, nemsiz ortamlarda yaşayamaz ve üremek için suya bağımlıdır. Sürüngenler (Reptilia) ise sert, kuru ve pullu derileri ile karasal hayata tam uyum sağlamış, kromatofor hücreleri sayesinde renk değiştirebilen soğukkanlı canlılardır. Kuşlar (Aves), vücutları keratin tüylerle kaplı, ön üyeleri kanat şeklini almış, akciğerlerinde hava keseleri bulunan uçmaya adapte olmuş sıcakkanlı canlılardır.
Memeliler (Mammalia) ise hayvanlar âleminin en gelişmiş sınıfıdır. Vücutları kıllarla kaplı olan memeliler, yavrularını süt bezlerinden salgıladıkları sütle beslerler. Gelişmiş beyin yapıları (özellikle neoserebellum) sayesinde yüksek öğrenme kapasitesine sahiptirler. Karada, havada (yarasalar) ve suda (balinalar, yunuslar) çok geniş bir yayılım gösterirler. Omurgalılar sınıfının tüm üyeleri, ekosistemlerin en üst trofik düzeylerinde yer alarak biyolojik dengenin korunmasında ve insan yaşamında hayati öneme sahiptir.