Кратко: главное отличие — наличие позвоночника (позвонков). Позвоночные (подтип хордов Vertebrata) имеют позвоночный столб и связанные с ним череп и внутренний скелет; беспозвоночные — все животные, у которых позвоночника нет.

Подробнее — основные различия:

Скелет:

Позвоночные: внутренний скелет (эндоскелет) из костей или хрящей, включающий позвоночный столб и череп.Беспозвоночные: нет позвоночника; скелет часто отсутствует (гидростатический), либо внешняя оболочка/панцирь (экзоскелет у членистоногих), либо хрящеобразные структуры.

Нервная система:

Позвоночные: развитая централизованная нервная система с крупным головным мозгом и спинным мозгом в позвоночном канале.Беспозвоночные: нервная система чаще проще — ганглии и нервные стволы; у некоторых (например, осьминога) она довольно сложна.

Органы и системы:

У позвоночных обычно более сложные органы (сердце с камерной структурой у большинства, почки, лёгкие/жабры), высокий уровень тканевой и органной организации.У беспозвоночных разнообразие: у многих простые органы и системы; типы кровеносных, дыхательных систем различаются (открытые у многих членистоногих до закрытых у кольчатых червей).

Размер и подвижность:

Позвоночные чаще крупнее и более мобильны; имеют развитые конечности/плавники для активного передвижения.Беспозвоночные варьируют от микроскопических до больших (кальмары), многие малоподвижны или прикреплены.

Разнообразие и классификация:

Позвоночные — сравнительно небольшая, но развитая группа (рыбы, амфибии, рептилии, птицы, млекопитающие).Беспозвоночные — многочисленные и разнообразные филумы (насекомые, паукообразные, моллюски, кольчатые черви, кишечнополостные, иглокожие и др.). Это парафилетическая группа (не единый эволюционный таксон).

Примечание: у всех зародышевых хордов (ланцетники, асцидии) есть нотохорд, но у них нет позвоночного столба — их обычно относят к беспозвоночным хордовым. Таким образом ключевой признак именно наличие позвоночных позвонков и связанных структур.