Kręgowce charakteryzują się szkieletem osiowym zbudowanym z czaszki i kręgosłupa. W bezkręgowców nie występuje ten element. Jednak zarówno u kręgowców, jak i u bezkręgowców, układ krążenia jest odpowiedzialny za rozprowadzanie po całym organizmie składników pokarmowych i tlenu oraz za usuwanie szkodliwych produktów przemiany materii. Obserwując zmiany budowy układu krążenia u różnych grup organizmów, możliwe jest śledzenie zmian ewolucyjnych zachodzących stopniowo w ramach tego układu.

U kręgowców układ krążenia ma wspólny plan budowy. Złożony jest on z serca, tętnic, naczyń włosowatych i żył wracających do serca. Zmiany ewolucyjne w układzie krążenia dotyczą głównie serca, co jest powiązane także ze zmianami układu oddechowego ze skrzeli na płuca.

U ryb serce jest złożone z czterech elementów: zatoki żylnej, przedsionka, komory serca i stożka tętniczego.

W późniejszych etapach ewolucji nastąpiło przedzielenie przedsionków na prawy i lewy, zatoka żylna przekształciła się w wejście do prawego przedsionka, a żyła płucna łączy się z lewym przedsionkiem. Do dnia dzisiejszego taka sytuacja zachowała się u płazów. W przedsionkach następuje już rozdzielenie krwi utlenowanej od nieutlenowanej, jednak nadal następuje mieszanie się ich w komorze.

U gadów następuje rozwinięcie się prawie całkowicie przegrody w komorze serca. Zapobiega to mieszaniu się krwi utlenowanej i nieutlenowanej. Funkcje oddechowe są przejęte właściwie przez płuca i wykształcił się drugi obieg krwi - obieg mały (już u płazów). Dzięki rozdzieleniu krwi utlenowanej od nieutlenowanej, układ krążenia znacznie wydajniej rozprowadza tlen do wszystkich komórek ciała, ponieważ nie następuje jego utrata po drodze. Dzięki lepszemu zaopatrzeniu komórek w tlen, mogą one pozwolić sobie na wyższe tempo metabolizmu i co za tym idzie utrzymywanie stałej (dość wysokiej) temperatury ciała. Ptaki i ssaki, które są stałocieplne, mogą utrzymywać swoją temperaturę także z zimnym otoczeniu.

Organizmy jednokomórkowe prowadzą wymianę gazową i wymianę substancji na drodze zwykłej dyfuzji, całą powierzchnią ciała. Czasami spotyka się wodniczki tętniące, które odpowiedzialne są za usuwanie z komórki jednokomórkowca szkodliwych substancji oraz nadmiaru wody. U takich organizmów substancje i cząsteczki rozprowadzane są zwykłym ruchem cytoplazmy. Nie występuje więc jako taki układ krwionośny, ani krew. Przykładami takich organizmów mogą być między innymi bakterie czy pierwotniaki.

U jamochłonów występuje jama chłonąco - trawiąca, spełniająca de facto funkcje zarówno układu pokarmowego, jak u układu krążenia. Po przedostaniu się potrzebnych substancji do komórek wyściełających jamę, transportowane są one dalej na drodze dyfuzji. Podobnie do jamy chłonąco - trawiącej wydzielane są resztki pokarmowe i szkodliwe substancje.

U wypławka pojawia się centralna jama ciała, mająca jednak tylko jeden otwór. Stanowi ona więc zarazem otwór pokarmowy, jak i otwór wydalniczy. Warstwa środkowa zawiera płyn (podobny do płynu tkankowego człowieka), występujący w dużych przestrzeniach międzykomórkowych. Pokarm jest pobierany prze otwór do jamy centralnej ciała. Zostaje on tu strawiony, a przyswajalne składniki pokarmowe zostają wchłonięte przez komórki warstwy wewnętrznej. Stąd składniki pokarmowe dostają się do płynu warstwy środkowej. Razem z tym płynem zostają przetransportowane do wszystkich zakątków organizmu i ulegają pobraniu przez pozostałe komórki. Skurcze mięśni ciała powodują krążenie płynu i rozprowadzanie substancji po całym organizmie.

Bezkręgowce mają już wyodrębniony układ krążenia. Pierścienice po raz pierwszy mają zamknięty układ krążenia. Nie występują co prawda zróżnicowane przewody naczynia: tętnice, żyły i naczynia włosowate, jednak ich krew zawiera już podstawowe elementy - osocze i komórki krwi. Układ krążenia zbudowany jest z dwóch głównych naczyń - naczynia brzusznego i naczynia grzbietowego. W naczyniu grzbietowym krew płynie w kierunku przodu ciała, a w naczyniu brzusznym do tyły, w kierunku zakończenia ciała. Występują też drobne naczynia odchodzące od głównych pni, które mają za zadanie zaopatrywać jelito, skórę i inne części ciała w krew. Na przedzie ciała zlokalizowane są naczynia tętniące (pięć).

Mięczakistawonogi mają układ krążenia złożony z serca i naczyń krwionośnych. Krew składa się z osocza i komórek krwi. Serce to umięśniony woreczek. Za sercem tworzą się szczeliny, umożliwiające dotarcie krwi do wszystkich komórek ciała. Ze szczelin wychodzi krew jednym naczyniem, doprowadzającym krew do serca. Układ krążenie mięczaków i stawonogów pełnia analogiczne funkcje jak w przypadku innych organizmów.

Układ krążenia jest niezwykle istotnym układem organizmu, ponieważ zapobiega we wszystkich organizmach zatruciu go szkodliwymi produktami przemiany materii. Produkty te, razem z dwutlenkiem węgla zostają przetransportowane do odpowiednich organów (wątroby, nerek, płuc), gdzie ulegają unieszkodliwieniu lub wydaleniu. Jak już zostało wspomniane, krew jest także transporterem tlenu z płuc do komórek, dzięki czemu zachodzi wymiana gazowa. Dodatkowo u organizmów stałocieplnych krew pełni też funkcję termoregulacyjną. Za jej pomocą możliwe jest odprowadzenie nadmiernej ilości energii czy w czasie upałów czy dużego wysiłku. Krew przedostaje się między innymi do naczyń włosowatych skóry, gdzie zachodzi proces wymiany energii i parowanie ze skóry. Krew pełni tez funkcje osmotyczne - pomaga w utrzymaniu równowagi osmotycznej. We krwi znajdują się także limfocytyprzeciwciała, czyli komórki będące podstawą układu odpornościowego.