Los hemicordados son un filo de deuterostomos marinos bentónicos con aspecto vermiforme, representado por apenas cien especies. Son calificados como un filo menor dentro de los invertebrados debido al escaso número de especies actuales, aunque durante el Paleozóico fueron uno de los grupos planctónicos más diversos y exitosos. La posesión de hendiduras faringeas y de una notocorda rudimentaria hizo que tradicionalmente se consideraran un subfilo dentro de los cordados. Sin embargos, la aparente notocorda no era tal, sino un evaginación del tubo digestivo sin homología con dicha estructura embrionaria.
Las especies más pequeñas tienen pocos milímetros de tamaño, y la más grande, Balanoglossus gigas, puede alcanzar los dos metros y medio de longitud. Su cuerpo, con forma de gusano, esta dividido en tres secciones distinguibles: cabeza, o protosoma, collar y tronco. El protosoma es una probóscide modificada de forma alargada que se angosta al entrar en contacto con el collar, sección que en el orden Pterobranquia porta tentáculos, ausentes en el orden Enteropneusta. En el tronco se encuentran las hendiduras branquiales, que pueden estar ausentes en los pterobranquios. Tienen un sistema circulatorio abierto con dos vasos sanguineos autenticos que discurren por el prosoma y el collar. Carecen de nefridios, realizandose la excreción por intercambio directo a traves de la piel o mediante un glomerulo.
Poseen larva tornaria planctónica con intestino simple y bandas ciliadas en su superficie.
Los primeros hemicordados aparecieron en el Cámbrico inferior, aunque su existencia podría remontarse al Ediacarico, pues se han hallado tubarios que pueden haber sido horadados por pterobranquios basales. La difícil preservación del grupo hace imposible aseverar categóricamente este origen ediacárico.
Los hemicordados están representados, a dia de hoy, por las clases Enteropneusta y Pterobranchia. Dentro de estos últimos se incluiría la extinta clase Graptolithina, la más exitosa y abundante en el registro fósil del Paleozóico. Sin embargo, muchos autores discuten la pertenencia de Graptolithina a Pterobranchia, y prefieren mantener al grupo separado en una clase independiente.
Enteropneusta
Hemicordados solitarios, de cuerpo blando y alargado, sin cobertura proteica. Por la forma de la proboscida reciben el nombre de gusanos bellota. Su longitud oscila entre el centimetro y el mdio metro, aunque especies de Balanoglossus. Habitan en ambientes marinos someros, enterrados en el fango excavando túneles en forma de U. Pese a que carecen de un registro fósil demostrable, muchos marcas fósiles de tubarios podrían ser remanentes de la actividad de este grupo.
Pterobranchia
Hemicordados marinos, coloniales o solitarios agregados, protegidos por una cobertura tubular proteica secretada por ellos mismos. Las colonias pueden alcanzar varios centimetros de diametro y estar incrustadas sobre conchillas, rocas u otros sustratos duros. El individuo colonial, o zooide, mide entre 1 y 3 mm de longitud. Presenta un protosoma modificado en forma de disco preoral, un collar del que brotan numerosos tentáculos y un pedúnculo mediante el cual el individuo se fija al sustrato. El disco preoral se encarga de secretar el esqueleto de la colonial. Son raros en el registro fósil. Sus primeras apariciones datan del Cámbrico.
Los hemicordados en general no tienen gran importancia paleontológica al tratarse de organismos de cuerpo blando muy difíciles de fosilizar. Las trazas fósiles dejadas por enteropneustos -en caso de que fueran realizadas originalmente por este grupo- sí aportarían información valiosa acerca de las condiciones paleoecológicas del lugar. Sin embargo, son los graptolitos planctónicos los que más utilidad paleontológica tienen al tratarse de excelentes fósiles guía durante el Ordovícico y Silúrico gracias a su ubicuidad, su abundancia y su rápida evolución.