消化系统

文昌鱼与消化摄食有关的器官包括：口笠、前庭、口、咽、食道、中肠、后肠、肛门（开口于身体左侧），以及肝盲囊（相当于脊椎动物的肝脏），由这些器宫构成消化系统，负责食物的摄取和消化，使机体获得糖类、脂肪、蛋白质、维生素等营养。文昌鱼为植食性，以过滤藻类取食，食物颗粒顺水流进入口腔而到达咽部，属于被动取食。这种被动式的摄食方式说明它在进化中低于脊椎动物。文昌鱼口笠触须和缘膜触手具有保护和过滤作用，可阻挡沙粒等物随水流入口中。

口笠

身体前端腹面，有一漏斗状结构，为口笠。口笠边缘成排的流苏状结构，称为触须，触须上有感觉细胞；口笠内腔称为前庭，前庭后方通向口；前庭靠底部侧壁表面形成由纤毛构成的数条染色较深的指状突起，称为轮器；前庭底壁为一环形膜，称为缘膜，其中央的孔为文昌鱼的口。

咽

口后方有宽大的咽，咽侧许多染色深的背腹方问斜行的棒状物为鳃隔，两鳃隔之间的空隙为鳃裂。咽外部被一大腔环绕，即围鳃腔，鳃裂开口于围鳃腔，围鳃腔以腹孔与外界相通。

食道

咽后接短而狭窄的食道，随后进入中肠。在食道与中肠的交接处，肝盲囊沿着食道平行向头部右侧方向伸出。食道的上皮细胞排列较为疏松，细胞核呈圆形或椭圆形。

中肠

文昌鱼无胃，食道后紧接一直的肠道，从肠道起始一直延伸到回结环（ileon-colon ring）这一段消化道被称为中肠。中肠的肠壁游离面有皱褶，由单层柱状上皮细胞所组成，细胞排列较为紧密，细胞核较大。中肠其起始处向前伸出一盲囊，进入咽的右侧，称为肝盲囊。混合消化液的食物团在中肠回结环这里被剧烈搅动，可使消化更彻底。

肝盲囊

在中肠起始处向前伸出一中空的盲囊，进入咽的右侧，称为肝盲囊，其内壁是腺细胞，可分泌消化液。与脊椎动物的肝脏为同源器官。食物团中的小微粒可进入肝盲囊，被肝盲囊细胞所吞噬，营细胞内消化，大微粒在肠内分解成小微粒后，也转到肝盲囊中进行细胞内消化，未消化的物质由肝盲囊重返肠中，在肝盲囊后部的肠管中进一步进行消化和吸收。

后肠

从回结环后一直到肛门，这一段消化道被称为后肠，主要是形成粪粒和经肛门排出粪渣。后肠的肠壁没有皱褶，由单层柱状上皮细胞所组成，上皮细胞排列逐渐松散，细胞核较小。

呼吸系统

文昌鱼与外界进行气体交换地主要有两处：咽部和体壁。文昌鱼成体的咽壁有多对鳃裂，彼此以鳃条分开，鳃裂内壁上布有纤毛上皮细胞和血管。水流进入咽时，籍由纤毛上皮细胞的纤毛运动，通过鳃裂，并使之与血管内的血液进行气体交换，最后再由围鳃腔经腹孔排出体外。文昌鱼纤薄皮肤也具有从水中摄取氧气的能力。

咽鳃

口后方、脊索腹方有一个呈长椭圆形的咽腔，几乎占据身体全长的1/2，作为收集食物和呼吸场所。咽侧许多染色深的背腹方向斜行的棒状物为鳃隔，两鳃隔之间的空隙为鳃裂，数目很多，而且会随年龄的增长而增多。鳃裂内壁布有纤毛上皮细胞和血管。水流进入口和咽时，藉纤毛上皮细胞的纤毛运动，通过鳃裂，并使之与血管内的血液进行气体交换，最后水流再由围鳃腔经腹孔排出体外。水流中的食物颗粒为能分泌沾液的鳃裂内壁所黏附，然後进入消化道，与酶混合而被消化。文昌鱼早期幼体的鳃裂直接开口于体表，变态发育后才形成围鳃腔，以腹孔作为总出水口。

皮肤

皮肤有表皮和真皮的分化，表皮仅由单层柱状上皮细胞组成，表皮外覆有一层角质膜，真皮是一薄层胶冻状结缔组织。文昌鱼成体腹面前部两侧有由皮肤下垂形成的成对的腹褶。文昌鱼幼体表皮外生有纤毛，成体后消失。

生殖系统

文昌雌雄异体，大约26对厚壁的矩形小囊生殖腺按体节排列于围鳃腔两侧的内壁上，,并向腔内突起。无生殖管道，成熟生殖细胞穿过生殖腺壁和围鳃腔壁进入围鳃腔，随水流从腹孔排出体外，在海水中完成体外受精。生殖器官与排泄器官无联系。文昌鱼在外形上雌、雄性并无明显区别，只是在性成熟的生殖腺上略可分辨。精巢乳白色则呈条纹状；卵巢淡黄色呈块状，细胞核大而明显。

生殖腺

文昌鱼雌雄异体，成熟个体大约26对方形生殖腺按体节排列，突出排列于围鳃腔两侧内壁。乳白色精巢则呈条纹状，淡黄色卵巢呈块状、细胞核大而明显。无生殖管道，成熟生殖细胞穿过生殖腺壁和围鳃腔壁进入围鳃腔，随水流从腹孔排出体外，体外受精。

运动系统

文昌鱼运动系统由脊索、奇鳍、腹褶、软骨类结构及肌肉组成。文昌鱼尚没有骨质的骨骼，只有一条纵贯全身的脊索作为支柱，由于脊索向前越过神经管一直达到身体最前端，这可能是文昌鱼用前端掘泥沙的一种适应。脊索外面包有一层坚韧的结缔组织鞘，称脊索鞘，该鞘向上包围神经管，和肌隔相连接。脊索的出现构成了支撑躯体的主梁，这个主梁使体重有了更好的受力者，体内内脏器官得到有力的支持和保护，运动肌肉获得坚强的支点，在运动时不致由于肌肉的收缩而使躯体缩短或变形。鳍是鱼在水中游动时的重要运动器官。文昌鱼虽然不是真正的鱼却也有了鳍的分化。与鱼类相比，文昌鱼没有胸鳍和腹鳍这些身体两侧成对的鳍（即偶鳍）。文昌鱼背部沿背中线有一纵行低矮的背鳍，背鳍向后沿尾部边缘扩展为尾鳍，尾鳍在腹面向前延伸至体后1/3处为臀前鳍，其前方身体腹面两侧有一对纵行腹褶，腹褶可以看作是腹鳍的雏形。文昌鱼背部的肌肉厚实而腹部比较单薄，与无脊椎动物周身体壁厚薄均匀的情况不同。全身主要的肌肉是60多对按节排列于体侧的"V"字形原始未分化的肌节，尖端朝前，肌节间被结缔组织的肌隔所分开。两侧的肌节互不对称，便于文昌鱼在水平方向作螺旋形的前进弯曲运动。

肌节

肌肉大部分集中在背部两侧，由60多对原始未分化的呈v字型的肌节组成，角顶朝前，肌节间以结缔组织的肌隔分隔。两侧肌节交错排列，使文昌鱼可在水平方向作弯曲运动。

脊索

文昌鱼体内没有成形的脊柱，只有脊柱的雏形、原始的中轴骨骼——脊索。脊索由富含液泡的脊索细胞组成，脊索细胞呈扁盘状，收缩时内部液压对外产生强作用力增加了脊索的硬度。

神经系统

文昌鱼的中枢神经是一条纵行的神经管，位于脊索的背面，但稍短于脊索。神经管的前端内腔略为膨大称为脑泡，是脑的雏形，其他部分相当于脊髓，但两者没有明显的分化。幼体的脑泡顶部有神经孔与外界相通长成后完全封闭。神经管的背面并未完全愈合尚留有一条裂隙称为背裂。周围神经包括由脑泡发出的2对“脑”神经和自神经管两侧发出的、按体节分布的脊神经。文昌鱼少动生活方式相联系的是感觉器官很不发达，许多位于神经管两侧的黑色小点是文昌鱼的光线感受器称为脑眼（ocelli）。每个脑眼由一个感光细胞和一个色素细胞构成可通过半透明的体壁起到感光作用。神经管的前端有单个大于脑眼的色素点（pigment spot，）色素点又叫眼点，但无视觉作用，有人认为是退化的平衡器官，有人则以为有遮挡阳光使脑眼免受阳光直射的作用。此外，全身皮肤中还散布着零星的感觉细胞，其中尤以口笠、触须和缘膜触手等处较多。

脑泡

背神经管前端管腔略微膨大，称为脑泡，是脑的雏形，其他部分相当于脊髓，但两者没有明显的区别。

神经管

文昌鱼具有原始的中枢神经系统，为一条长长的中空管状物，紧贴脊索背侧，所以称为背神经管，分化程度很低，有自神经管两侧发出的、按体节分布的成对脊神经。

内分泌系统

文昌鱼脑泡细胞分泌促甲状腺素释放激素(TRH)或促肾上腺激素释放激素(CRH)。文昌鱼哈氏窝（相当于哺乳动物的脑垂体）能够合成脊椎动物促性腺激素样物质。文昌鱼内柱（相当于哺乳动物的甲状腺）分泌甲状腺素(TH)及其衍生物三碘甲腺原氨酸。文昌鱼存在原始的生殖内分泌调控轴，即脑泡一哈氏窝一性腺轴。文昌鱼肠道也有不少内分泌细胞。

内柱

咽腔的腹中线基部有一具纤毛的沟槽状结构，为内柱（咽下沟），它是由6种不同类型上皮细胞所组成的6个带组成。内柱有富集碘的功能，相当于脊椎动物的甲状腺，因为它似乎能产生含碘的甲状腺素分子，起调节物质的激素样功能。