1. Układ nerwowy
Błona każdej komórki jest mniej lub bardziej elektrycznie spolaryzowana. U jednokomórkowych pierwotniaków pełni więc rolę narządu pobudliwego, pośredniczącego w reakcji na bodźce. Drażnienie błony wywołuje tzw. taksję, odruchową reakcję na bodziec (ucieczka, żerowanie). Euglena viridis i wiele gatunków glonów posiada w komórce sigmę - utworzoną z barwników karotenoidowych plamkę oczną, uczestniczącą w reakcjach fotoodruchowych. Układ nerwowy pierwszych zwierząt tkankowych, jamochłonów, ma formę rozproszonej w ciele sieci neuronów, przez którą przechodzą fale impulsów nerwowych; brak jest skupień neuronów i wynikających stąd choćby zaczątków centralizacji. Jedynie w pobliżu otworu gębowego i czułków sieć nerwowa jest gęstsza. Obecne są tzw. oczka, będące skupieniami komórek światłoczułych, oraz statocysty, czyli mechanoreceptory pełniące rolę zmysłu równowagi. Są skupione w tzw. ropaliach (ciałkach brzeżnych). Układ nerwowy robaków płaskich przyjmuje charakterystyczny wygląd drabinki, w której dwa równolegle ciągnące się wzdłuż ciała, po jego brzusznej stronie, pnie nerwowe połączone są poprzecznymi konektywami, w miejscach skrzyżowań tworząc zwoje. U prymitywnych form spotyka się większą liczbę pni nerwowych (do 6). Występuje wyraźna cefalizacja (wyodrębnienie odcinka głowowego), z przodu ciała obecne są większe skupienia neuronów. Tłumaczy to obecność tam właśnie najbardziej strategicznych narządów zmysłów (oczka proste, statocysty, zmysł dotyku, zmysł chemiczny). W obłym ciele nicieni i wrotków gardziel otoczona jest obrączką nerwową, od której odchodzi 6 pni nerwowych do tyłu ciała i 6 krótkich nerwów ku przodowi. Półpierścieniowate spoidła łączą ze sobą pnie nerwowe. Narządy zmysłów nie są rozwinięte, jedynie u organizmów morskich spotyka się proste oczka. Nieco podobnie jak u robaków, układ nerwowy pierścienic tworzy brzuszną drabinkę z obrączką okołoprzełykową. W jej górnej części wyróżniamy parzyste zwoje mózgowe, a w dolnej podgardzielowe. Rytmiczność rozmieszczenia konektyw jest wyznaczona przez segmentację ciała. Jedynie u wieloszczetów obecne są w przedniej części głowy oczka proste oraz czułki. System nerwowy stawonogów jest modyfikacją stosunków spotykanych u pierścienic, wyrażającą się w dwóch tendencjach: zespalania się pni nerwowych i parzystych zwojów, w efekcie czego powstaje centralny brzuszny łańcuszek nerwowy, oraz zbliżania się do siebie i zlewania sąsiednich zwojów, skutkiem czego każda część ciała posiada zwój centralny. Zwój głowowy, czyli mózg, da się podzielić na część przednią, środkową i tylną. Za analizę bodźców wzrokowych odpowiada pierwsza z nich, druga za dotyk i węch, trzecia steruje funkcjami wegetatywnymi ciała. Ciałka grzybkowate obecne są w przedniej części mózgu owadów społecznych. W mózgu pajęczaków można wyróżnić tylko dwie części (przednią i tylną). Narządy zmysłów osiągają u stawonogów wysoki stopień rozwoju. Podstawą konstrukcyjną receptorów są tzw. sensyle. Oczy owadów i skorupiaków nazywamy oczami złożonymi lub omatidiami. Są utworzone przez wiele oczek prostych, z których każde ma własny fotoreceptor i soczewkę (w oku kręgowców obraz skupiany jest na licznych receptorach przez jedną soczewkę). Za odbiór wrażeń słuchowych odpowiadają narządy tympalne. Godna uwagi jest czułość chemoreceptorów samców motyli nocnych. Rozbudowane na podobieństwo czułych anten struktury owe zdolne są wykryć pojedyncze cząsteczki feromonów samic; kiedy do tego dojdzie, samiec zrywa się do lotu wprost pod wiatr. Układ nerwowy mięczaków pogrążony jest w głębi ciała, bliżej jego brzusznej strony. Stanowi rozwinięcie planu występującego u robaków i pierścienic, przypuszczalnych przodków mięczaków. Od obrączki okołoprzełykowej odchodzą dwa pnie nerwowe. Również i tutaj wyraźna jest tendencja do zlewania się zwojów i łączenia pni nerwowych, przy czym zwojów może być wiele, np. nożne, głowowe, trzewne (tzw. ganglionizacja). Głowonogi wykształcają prawdziwy złożony z wielu części mózg chroniony puszką mózgową. Oczy głowonogów stanowią zdumiewającą analogię do oczu kręgowców. Na położonej z tyłu siatkówce skupia się obraz powstały na soczewce. Najprostsze zwierzęta wtórouste nie wyróżniają się komplikacją budowy układu nerwowego. Jest on raczej prosty i przypomina stosunki panujące u niższych pierwoustych, z tym że leży już po stronie grzbietowej.
2. Układ krwionośny
Krążenie substancji u pierwotniaków sprowadza się do rotacyjnych, cyrkulacyjnych i pulsacyjnych ruchów cytoplazmy oraz, dla poszczególnych substancji, dyfuzji prostej. Podobnie jest u jamochłonów, których ciało składa się z galaretowatej mezoglei i dwu jednowarstwowych listków dermalnych. U wolnożyjących płazińców rolę układu transportującego substancje pełni rozgałęzione jelito, zaś w mezodermalnej parenchymie mechanizmem transportu jest dyfuzja prosta. U obleńców podobne funkcje jak układ krążenia pełni cieczą pseudocelu,. Zamknięty układ krwionośny posiadają wstężnice, pierścienice i niektóre mięczaki (głowonogi). Barwnik oddechowy u pierścienic jest rozpuszczony w osoczu, zaś u niektórych gatunków znajduje się w krwinkach. Może to być czerwona hemoglobina i hemerytryna, niebieska hemocyjanina lub zielona chlorokruoryna. System naczyń krwionośnych tworzą naczyń centralne grzbietowe (jedno) i brzuszne (jedno lub dwa) i bogato rozgałęziona sieć kapilar przy powierzchni skóry, jelita i metanefrydiów. Naczynia grzbietowe łączą z brzusznymi n. pierścieniowe, z których kilka pierwszych i ostatnich oraz pulsujące n. grzbietowe mogą pełnić rolę serc. U pewnego brazylijskiego skąposzczeta w wyniku zorganizowanej współpracy tych dwu kategorii naczyń kurczliwych ciśnienie krwi w naczyniu brzusznym osiąga 75 mmHg. Krew płynie w naczyniu grzbietowym ku przodowi, a w brzusznym ku tyłowi ciała. U wieloszczetów bogato unaczynione są również parapodia, z których część pełni funkcje oddechowe. Głowonogi wykształcają serca skrzelowe, których rolą jest podtrzymywanie ciśnienia krwi. Krew w ciele stawonogów krąży w obrębie jam ciała i nazywa się hemolimfą. Serce położone jest grzbietowo i posiada kilka par otworów - ostiów, którymi zasysana jest hemolimfa, tłoczona następnie ku przodowi ciała (pełni więc rolę "wiatraczka" wprawiającego hemolimfę w ruch). W sercu można wyróżnić odcinki w licznie 3 - 4 (szczękoczułkowce) do 8 (owady). Mięczaki z wyjątkiem głowonogów mają układ krwionośny otwarty, serce składa się z przedsionka i komory. Również otwarty i dość prosty jest układ krwionośny pierwotnych wtóroustych.
3. Układ oddechowy
Pierwotniaki, jamochłony i robaki oddychają całą powierzchnią ciała, a gazy rozprowadzane są na drodze dyfuzji. Niskie tempo metabolizmu i korzystny stosunek powierzchni ciała do objętości nie stwarza konieczności wykształcenia osobnych organów oddechowych. Robaki pasożytnicze oddychają na drodze fermentacji. Układ oddechowy pierścienic oparty jest na gęstej sieci naczyń kapilarnych, która podwarstwia powłokę ciała. Wiodą z nich bezpośrednie odnogi do okolic pni nerwowych. Wieloszczety włączyły w swój system wymiany gazowej parapodia, na których powstają zewnętrzne wyrostkowate skrzela. Drobne stawonogi nie posiadają wyodrębnionego układu oddechowego. Formy wodne oddychają z pomocą skrzel zewnętrznych umieszczonych u podstaw odnóży krocznych (skorupiaki) lub plastronu (owady). Stawonogi lądowe korzystają z tchawek (pratchawce, wije, owady, pajączaki) lub specjalnych płucotchawek (pajęczaki). Płucotchawki są grzebykowato rozgałęzionymi parzystymi strukturami, omywanymi z zewnątrz przez powietrze zawarte w jamie, która łączy się przetchlinką z powierzchnią ciała, a od wewnątrz przez hemolimfę. Tchawki są wytworem ektodermy i przedstawiają się jako rurkowate rozgałęzione wpuklenia, których najcieńsze odnogi, wypełnione płynem tracheole, docierają niemal do każdej komórki ciała. Ujścia tchawek są widoczne na powierzchni ciała jako symetrycznie rozmieszczone przetchlinki. Wodne mięczaki posiadają pierwotne skrzela, u lądowych narządem wymiany gazów jest unaczyniona ściana jamy płaszczowej. Najpierwotniejsze wtórouste oddychają powierzchnią ciała lub prostymi skrzelami skórnymi.
