El corazón de los peces es lineal, con una secuencia de tres cámaras en serie (el cono podría incluirse como una cuarta cámara). La sangre que ha circulado por el cuerpo entra primero en el corazón a través del seno venoso, luego pasa a la aurícula y seguidamente al ventrículo. Una serie de válvulas unidireccionales entre las cámaras impide el flujo sanguíneo en sentido inverso. La sangre sale del corazón a través de un circuito único, viajando hacia las branquias para oxigenarse y distribuirse posteriormente por todo el cuerpo.
Los corazones de los anfibios cuentan con tres cámaras. La aurícula está dividida en dos cámaras, izquierda y derecha. Esta división puede ser parcial o completa, según las especies. El ventrículo es único, al no tener un tabique divisorio interno. Aunque esto permite la mezcla de sangre oxigenada y desoxigenada, la naturaleza esponjosa del ventrículo reduce esta mezcla. Los anfibios son capaces de tolerar esto porque gran parte de la absorción de oxígeno se produce a través de su piel húmeda, y no de sus pulmones.
En las aves y los mamíferos el corazón está completamente dividido en dos mitades, lo que da lugar a cuatro cámaras bien diferenciadas. Además, la sangre circula por dos circuitos distintos, lo que impide que se mezcle. La sangre oxigenada de los pulmones (circulación pulmonar) se mantiene separada de la sangre desoxigenada que regresa del resto del cuerpo (circulación sistémica). En general, el tamaño del corazón de los mamíferos aumenta con el incremento de la masa corporal, mientras que la frecuencia cardíaca disminuye.
El desarrollo de órganos respiratorios accesorios fue un paso importante en la evolución del corazón. En los peces, la aparición de ciertas estructuras en torno al estómago permitió aumentar el suministro de oxígeno y ajustar la flotabilidad. Estas estructuras dieron lugar a la vejiga natatoria de los peces, mientras que en los anfibios ancestrales se convirtieron en pulmones. Algunas especies de peces cuentan con un órgano laberíntico o arborescente, desarrollado a partir de un arco branquial muy vascularizado y que actúa como si fuera un pulmón.
La circulación sanguínea en los peces pulmonados muestra cómo podría haberse desarrollado un sistema circulatorio doble. La sangre que proviene de los pulmones sigue un circuito parcialmente separado. Modificaciones en el corazón de los anfibios llevaron a la aparición de tres cámaras, donde la sangre de los pulmones y del cuerpo se mezclan en un único ventrículo. Modificaciones posteriores en los primeros reptiles produjeron una tabicación incompleta del ventrículo.
Las aves y los mamíferos cuentan con corazones de cuatro cámaras y un sistema circulatorio doble completamente dividido. La disposición de sus sistemas circulatorios refleja sus diferentes orígenes evolutivos. Las aves han perdido lo que era la parte izquierda del sistema circulatorio de los primeros reptiles. Los mamíferos, por el contrario, han perdido la parte derecha.
