Vretenčarji so živali s hrbtenico, znano tudi kot hrbtenica. Sestavljajo večino vrste Chordata, enega izmed 38 živalskih tipov. Vse druge vrste so izključno nevretenčarji. Nekaj pripadnikov tipa Chordata, lancelet in plaščarjev, je nevretenčarjev. Lancele imajo le notohord in ne pravi hrbtenični del, plaščarji pa imajo notohord le v zgodnjem razvoju. Ribe, morski psi, raži, dvoživke, plazilci, ptice in sesalci (vključno z ljudmi) so vretenčarji.
Glavni evolucijski razlog za evolucijo vretenčarjev je potreba po močni podporni strukturi za vzdržljivost in strukturno celovitost. Hrbtenica deluje tudi kot supercesta za živčni sistem, ki podpira večjo kompleksnost. Prvi vretenčarji so znani iz fosilov v skrilavcih Maotianshan na Kitajskem, datiranih med 525 in 520 milijoni let, med epizodo prilagodljivega sevanja, imenovano kambrijska eksplozija. So preproste ribe brez čeljusti, kot je Myllokunmingia, ki so površno podobne sodobnim hagfish. Te ribe so bile pred drugimi fosili vretenčarjev približno 30 milijonov let.
Med vretenčarji so bile ribe prve, ki so razvile okončine in začele hoditi po kopnem ter tako postale dvoživke. Linija dvoživk je razvila luskasto kožo in amnijska jajčeca, tako da so postali plazilci, prva linija vretenčarjev, ki je kolonizirala celinsko notranjost. Na kopnem je evolucijska strategija vretenčarjev še posebej uspešna za vse živali, večje od nekaj cm v dolžino, ki morajo imeti dovolj strukturne celovitosti, da lahko prenesejo lastno težo. Zato so bile največje kopenske živali že več sto milijonov let vretenčarji. V zadnjem času so bili kiti (kiti, ki so se pred samo 50 milijoni let razvili iz kopenskih živali) največje živali v morjih, zato so vretenčarji največje živali na kopnem in morju.
Vretenčarji so poimenovani po svojih vretencih, segmentiranih delih hrbtenice. Ti segmentirani deli dajejo hrbtenici nekaj prožnosti, hkrati pa ohranjajo njeno moč. Vretence so obkrožene z živčnimi vlakni, ki preko električnih signalov pošiljajo ukaze iz možganov v vse okončine. Če je vretenčarju zlomljena hrbtenica, običajno umre, čeprav so ljudje razvili oblike kirurškega posega za popravilo zlomljene hrbtenice, če škoda ni prevelika.