Układ krążenia to inaczej układ krwionośny. Do głównych jego zadań należy transportowanie krwi oraz tlenu. Krew transportuje również hormony, uwalniane do niej przez układ dokrewny, a także komórki układu immunologicznego i przeciwciała. Nie można również zapominać o rozprowadzaniu przez krew ciepła oraz zbieraniu z całego organizmu końcowych elementów przemiany materii, w tym także dwutlenku węgla.
Pierwszymi organizmami, u których występuje wykształcony układ krążenia są pierścienice. Posiadają one układ zamknięty, składający się z dwóch głównych naczyń, grzbietowego i brzusznego. Naczynia te łączą się ze sobą za pośrednictwem naczyń okrężnych. W układzie pierścienic nie występuje serce, jego rolę najczęściej pełni najgrubsze naczynie grzbietowe. Wyjątkowo rolę elementu napędzającego krew mogą pełnić naczynia okrężne (niektóre skąposzczety np. dżdżownica). Krew może zawierać barwniki (np. hemoglobina), dzięki czemu krew może mieć różne zabarwienie.
Mięczaki w odróżnieniu od pierścienic mają otwarty układ krwionośny. Ich układ jest często bardzo zredukowany. Najczęściej składa się z serca skrzelowego położonego w worku osierdziowym i kilku tętnic. Krew z tętnic wylewa się do jamy ciała. Serce zbudowane jest z jednej workowatej komory i jednego lub dwóch przedsionków (wyjątkowo cztery, ich ilość zależy od liczby skrzeli). Krew ze skrzeli płynie do komory a następnie tętnicami do zatok jamy ciała.
W wypadku głowonogów ten układ jest nieco inny. Układ krwionośny głowonogów jest półzamknięty. Krew prawie bez przerwy płynie w naczyniach krwionośnych i w bardzo niewielkim stopniu wlewa się do zatok krwionośnych. Ponadto występują tu dodatkowe serca skrzelowe, które pomagają wtłaczać krew do skrzeli. Mamy tu, więc dwa obiegi krwi: duży (serce - ciało - serce) i mały (serce - skrzela - serce).
Układ krążenia stawonogów jest układem otwartym, składającym się z serca, niewielu naczyń krwionośnych (często w ogóle ich nie ma) oraz systemu przestrzeni i zatok krwionośnych wokół narządów wewnętrznych. „Krew” u stawonogów to hemolimfa powstała z wymieszania krwi i płynu ciała. Barwniki oddechowe (jeśli występują) są rozpuszczalne w osoczu.
Serce położone jest po grzbietowej stronie ciała. Ma ono kształt bardziej lub mniej wydłużonego worka, z którego wychodzi kilka naczyń krwionośnych. Gdy serce się kurczy wyrzuca hemolimfę przez naczynia do przestrzeni między narządami. Część wydalonej z serca hemolimfy trafia do narządów oddechowych, gdzie oddaje dwutlenek węgla i ulega natlenowaniu. Następnie kanałami i zatokami wraca z powrotem do serca.
Szkarłupnie posiadają bardzo uproszczony układ krwionośny zwany układem hiemalnym. Składa się on z systemu zatok i kurczliwego naczynia, które zastępuje serce. Układ hiemalny jest w pewien sposób podwojony przez układ wodny (ambulakralny). Układ ten składa się kanałów rozgałęzionych w których krąży woda morska. Kanały te tworzą wiele drobnych wypustek, wystających na zewnątrz ciała w postaci tzw. nóżek ambulakralnych. Służą one do poruszania się, zwiększają powierzchnię wymiany gazowej oraz spełniają funkcję przyssawek i aparatów dotykowych. Szkarłupnie posiadają również trzeci układ krążenia. Jest nim układ parahemalny. Składa się on z szeregu połączonych jam i przestworów międzykomórkowych.
Lancetnik ma bezbarwną krew, która w niewielkim stopniu uczestniczy w transporcie tlenu. Ma zamknięty, jednoobiegowy układ krążenia. Nie ma serca. Krew tłoczą niezależne skórcze naczyń krwionośnych (tętnicy biegnącej pod endostylem i odchodzących od niej tętnic skrzelowych).
Krew płynie ku przodowi tętnicą podendostylarną, stąd tętnicami skrzelowymi trafia do parzystych tętnic po stronie grzbietowej gardzieli i dalej do pojedynczej tętnicy ogonowej. Od tętnic odchodzą rozgałęzienia do miomerów i innych narządów, a z naczyń włosowatych krew trafia do żył, którymi spływa do centralnego rozszerzenia podjelitowego (zatoki żylnej).
Oprócz tego występuje krążenie wrotne: z rozgałęzień żyły ogonowej oplatającej jelito krew trafia do żyły wrotnej dochodzącej do uchyłka wątrobowego, gdzie ponownie wraca do kapilar i dopiero stamtąd spływa żyłą wątrobową do rozszerzenia żylnego.
Kręgowce mają zamknięty układ krążenia. Krew tłoczona jest dzięki skurczom mięśni ścian serca. Mogą występować dodatkowe serca wspomagające krążenie żylne, a także serca limfatyczne, przepompowujące limfę.
Krew z serca trafia do tętnic, a wraca żyłami. Pierwotnie układ krwionośny ma bardzo prostą oraz przejrzystą budowę: z komory serca krew wtłaczana jest ku przodowi w pień tętniczy, skąd rozchodzi się w parzyste tętnice skrzelowe. Przepływająca ku grzbietowi krew w skrzelach wymienia z wodą gazy oddechowe- oddaje dwutlenek węgla, a pobiera tlen. Natleniona krew rozchodzi się głównymi naczyniami grzbietowymi (tętnicami grzbietowymi) w przód ku głowie i aortą grzbietową ku tyłowi, zaopatrując resztę ciała. Po przejściu przez cienkościenne naczynia włosowate (kapilary) w różnych narządach, odtleniona krew wraca brzusznymi żyłami do przedsionka serca. Występuje także krążenie wrotne obsługujące wątrobę: z kapilar oplatających ściany jelita krew (bogata we wchłonięte substancje odżywcze) zbierana jest przez żyłę wrotną, które dostarcza ja do wątroby, gdzie znów wraca do kapilar. Dopiero po przejściu przez wątrobę, oczyszczona i wzbogacona o proste substancje odżywcze, krew trafia do żył prowadzących do serca.
Proces ten komplikuje się u niektórych ryb i kręgowców lądowych, ponieważ funkcję oddechową zaczynają pełnić uchyłki przewodu pokarmowego (pęcherz pławny lub wywodzące się od niego płuca). Wymaga to przebudowy układu krążenia.
Wyodrębnia się obieg płucny (mały) z którego krew wraca do lewego przedsionka, a z pozostałych żył (obiegu dużego) do prawego. Powoduje to mieszanie się krwi w sercu. Aby temu zapobiec, ostatecznie u ptaków i ssaków oba obiegi w sercu zostają rozdzielone przegrodą. W ten sposób przez lewy przedsionek i lewą komorę płynie krew utlenowana, a przez prawą komorę i prawy przedsionek- odtlenowana.
Bezżuchwowce i ryby mają zamknięty, jednoobiegowy układ krążenia. Występuje w nim zawsze jednoprzepływowe serce typu żylnego. Jest ono unerwione przez włókna autonomicznego układu nerwowego, które przesyłają impulsy zwalniające rytm pracy. W odróżnieniu od innych żuchwowców, ryby nie maja unerwienia umożliwiającego przyspieszanie tempa pracy serca.
Serce ryb chrzęstnych zbudowane jest z czterech pęcherzyków: zatoki żylnej, przedsionka, mięsistej komory i stożka tętniczego.
Serce ryb kostnych zbudowane jest z : zatoki żylnej, przedsionka, mięsistej komory i opuszki tętniczej. Opuszka tętnicza jest zgrubieniem tętnicy.
Kurczące się rytmicznie serce tłoczy krew do przodu ,do krótkiej tętnicy skrzelowe. Odgałęzienia tętnicy skrzelowej- łuki naczyniowe- tłoczą krew do sieci naczyń włosowatych listków skrzelowych. Utlenowana krew trafia do korzeni aorty i rozprowadzana jest po całym ciele. Wraca żyłami głównymi, łączącymi się w przewody Cuviera oraz żyłą wątrobową do zatoki żylnej w sercu.
Układ krążenia kijanek przypomina układ krwionośny ryb- serce ma jeden przedsionek i jedną komorę. U dorosłych płazów w związku ze zmianą sposobu oddychania pojawia się obieg płucny (mały). Z głównego pnia tętniczego no przedłużeniu stożka tętniczego wychodzącego z komory serca rozchodzą się trzy pary łuków tętniczych:
1) tętnice głowowe;
2) łuki aorty (prawy i lewy), zaopatrujące w krew większość ciała;
3) tętnice płucne.
Natleniona w płucach krew trafia żyłami płucnymi do lewego przedsionka. Krew z pozostałych naczyń (dużego obiegu krwi), w tym także wzbogacona w tlen krew z naczyń skórnych, trafia do zatoki żylnej i prawego przedsionka. Oba przedsionki uchodzą do jednej komory. Powoduje to mieszanie się krwi natlenowanej i odtlenowanej. Mieszanie to nie jest jednak całkowite. Serce jest tak zbudowane, że bogatsza w tlen krew z lewej części komory trafia do pierwszego i drugiego łuku tętniczego. Uboga w tlen krew z prawej części komory wędruje natomiast grzbietową częścią stożka tętniczego do tętnic płucnych. Oba strumienie krwi w stożku tętniczym rozdziela podłużna zastawka spiralna.
Ponieważ krew gadów zaopatrywana jest w tlen wyłącznie w płucach, serce ich uległo modyfikacji w celu lepszego oddzielenia krwi natlenowanej i odtlenowanej (dzięki odpowiedniemu wyprofilowaniu ścian komór i synchonizacji skurczów w sercu właściwie nie dochodzi do mieszania się strumieni krwi tętniczej i żylnej). U krokodyli przegroda międzykomorowa jest pełna, ale występuje specjalny otwór między nasadami aort lewej i prawej, umożliwiający wyłączenie obiegu płucnego na czas nurkowania.
W układzie krążenia ptaków znamienną cechą jest najwyższa wśród kręgowców wydolność serca. Sam ciężar serca ptasiego dwukrotnie przewyższa ciężar serca ssaka tej samej wielkości i osiąga od 5-30% ciężaru całego ciała. Serce ptaków jest więc wielkie, bije szybciej i zdolne jest do przepompowania w określonej jednostce czasu znacznie większej ilości krwi niż serce jakiegokolwiek kręgowca. Małe ptaki odznaczają się szybkim tętnem i niezwykle intensywnym rytmem bicia serca, osiągającym 400-500 skurczów na minutę, podczas gdy u człowieka bije ono zaledwie 70-72 razy na minutę. Tętno i rytm serca mogą być jeszcze większe o 100% i osiągać w warunkach wyjątkowo niekorzystnych - jak np. podczas mroźnej pogody - nawet 1000 skurczów na minutę.
W krwiobiegu ptaków krew żylna jest całkowicie oddzielona od tętniczej- serce ma dwie komory i dwa przedsionki. W przeciwieństwie do ssaków w układzie tętniczym ptaków obecny jest tylko prawy łuk aorty (u ssaków lewy). Erytrocyty ptaków mają jądra komórkowe.
Układ krążenia spełnia szczególnie dużą rolę w utrzymaniu stałości środowiska wewnętrznego.
Serce ssaków jest czterodziałowe. Ma dwie komory i dwa przedsionki, z pełną przegrodą pomiędzy komorami. Występuje więc pełny podział obiegów krwi na: duży (obsługujący większość narządów) i mały (płucny). U ssaków zachowuje się jeden łuk aorty (lewy). Do poprawy zdolności przenoszenia tlenu przez krew przyczyniła się także utrata jądra przez erytrocyty, które stały się woreczkami zawierającymi hemoglobinę (czerwony barwnik oddechowy).
Rytm skurczów serca jest szybszy u małych niżu dużych ssaków. Wynosi on ok. 25 skurczów na minutę u słonia, 70 u człowieka, 150 u królika, i 740 u myszy. Rytm ten wzrasta podczas wysiłku.
U wielu ssaków tętnice lub żyły dzielą się w niektórych okolicach ciała na naczynia włosowate, które potem ponownie łączą się w naczynie tego samego typu. Takie rozgałęzienia nazywają się siecią dziwną. Pozwalają one na utrzymanie odmiennego ciśnienia krwi w różnych częściach krwiobiegu. U ssaków wodnych ich rozwój ma prawdopodobnie związek z nurkowaniem: umożliwiają one krążenie krwi z ominięciem części organów wewnętrznych, które w tym czasie pracują w warunkach niedotlenienia, po to by w pełni zachować dopływ krwi do serca i mózgu. U żyrafy siec dziwna znajduje się przed wejściem tętnic do mózgu. Chroni ona mózg przed gwałtownymi zmianami ciśnienia krwi, jakie nastąpiłoby w chwili, gdy zwierzę opuszcza szyję.