Pada hewan yang paling tidak sekompleks cacing tanah, embrio membentuk lekukan (blastopora) pada satu sisi, yang terus menekuk membentuk arkenteron, fase pertama pada pertumbuhan saluran pencernaan. Pada deuterostomia, lekukan asal itu menjadi anus sementara saluran pencernaan kemudian membentuk lubang lain, yang membentuk mulut. Protostomia dinamakan demikian karena dulu dianggap bahwa pada embrio mereka, lekukan membentuk mulut sedangkan anus terbentuk kemudian, pada lubang yang dibuat dari ujung saluran pencernaan lainnya. Namun, penelitian baru-baru ini, menunjukkan bahwa pada protostomia, pinggiran lekukan mendekat ke tengah, membuat lubang pada ujung-ujung yang menjadi mulut dan anus.[1]
Akan tetapi ide ini mendapat tantangan, karena platyhelminthes, suatu kelompok yang membentuk grup saudara dari hewan bilateria lain., memiliki satu mulut tanpa ada anus. Gen-gen yang digunakan pada konstruksi embrionik dari mulut ini sama seperti yang diekspresikan di sekitar mulut protostomia.[2]
Ada perbedaan signifikan lain antara pola perkembangan protostomia dengan deuterostomia
Kebanyakan protostomia merupakan schizocoelomata, yang berarti suatu massa solid dari mesoderm embrionik terbagi kemudian membentuk coelom. Beberapa, seperti Priapulida, tidak mempunyai coelom, tetapi mereka mungkin diturunkan dari moyang schizocoelomata. Di pihak lain semua deuterostomia yang dikenal adalah enterocoeli, yang artinya coelom terbentuk dari kantung melintang dari arkenteron yang kemudian menjadi rongga terpisah.
Dalam protostomia sejumlah filum mengalami apa yang disebut pembelahan spiral (spiral cleavage) yang bersifat menentukan, yaitu akan jadi apa sel-sel nantinya ditentukan saat mereka terbentuk. Hal ini kontras dengan deuterostomia yang memiliki pembelahan radial yang bersifat tidak menentukan.
Data molekuler saat ini memberi petunjuk bahwa hewan protostomia dapat dibagi menjadi tiga kelompok utama:
