受精卵が次々に細胞分裂を繰り返し発生段階が進むと、胚の中に外胚葉、中胚葉、内胚葉という3種類の細胞集団が区別されるようになる。外胚葉（ectoderm）からは主に体表の上皮と神経系が、内胚葉（endoderm）からは消化管とその付属物が、また中胚葉（mesoderm）からは骨格、筋、血管など身体の内部をうめるさまざまな構造が生じる。胞胚はまず、内細胞塊から内腔に向かって細胞層を伸ばし、外胚葉と内胚葉の二つの細胞層を生じる。両胚葉は円盤状の一部分で互いに接しながら、それぞれに空所をとり囲む細胞層となっている。両胚葉の接触部分である胚盤から胎児の本体が生じ、外胚葉の囲む空所はやがて羊膜腔となり、内胚葉の囲む卵黄嚢は消化管を生じる。発生が進むと、胚盤の外胚葉と内胚葉の間に外側から中胚葉の細胞が侵入し、まず脊柱のもとになる脊索（notochord）を形成する。外胚葉は脊索に沿って溝のように凹み、その溝が外胚葉とのつながりを失って、将来の中枢神経系となる神経管を生じる。内胚葉は、脊索に沿って前後に伸びる消化管が卵黄嚢からくびれ始める。中胚葉は、脊索の左右に分節的な構造を生じる。
ヒトを含めて脊椎動物の成体構造を特徴づける基本形式は、身体の中軸構造と分節構造である。中軸構造としては、脊柱とその背側の中枢神経、および腹側を走る消化管があり、体幹を作る骨格や筋、神経が分節状に並ぶ。この中軸構造と分節構造は、発生初期の外胚葉、中胚葉、内胚葉という三つの胚葉が形成する中軸部の神経管、脊索、消化管とその両側の分節的中胚葉に由来する。この基本的配置が、脊椎動物の初期の胚で一般に認められるのである。