胚層是產生動物各種組織器官的物質基礎，附圖是哺乳動物3個胚層分化的系統樹，其他各綱脊椎動物的情況也基本類似。
內、中、外胚層是根據它們在原腸胚末期或神經胚初期在胚胎上所占的位置而定名的。實際上各層細胞除空間位置不同外，還另有其特征。例如，一般內胚層細胞較大，含卵黃多；外胚層細胞小，分裂快等。用活體染色的方法，可以在原腸胚或囊胚期就把3個胚層的早期分布位置確定出來，描繪出胚胎預定命運圖。這種圖實質上反映出不同的胚層可能與卵質的不均一性有關。人們早就知道許多動物的卵質有區域性差異，例如卵子具有動、植物極之別，卵質各區域的卵黃顆粒、色素顆粒、細胞器以及核酸蛋白質等大分子的分布都是不均等的。當卵裂把卵分割為許多小塊時，不均勻的卵質就隨著分配到不同的裂球內。隨著原腸運動的進行，原來分配到不同裂球內的物質便分配到不同的胚層中。這些物質可能影響各胚層進一步的分化。如柄海鞘卵子含黃色新月區物質的裂球將來形成肌肉和間質細胞，含灰色新月區物質的裂球將來形成脊索和神經組織，含透明區物質的裂球將來形成表皮，而含植物極物質的裂球將來形成內胚層。
一般說來，外胚層形成表皮和神經組織，內胚層形成腸腔上皮和消化腺上皮，中胚層形成骨骼、肌肉、血液、淋巴和其他結締組織。可以簡單的記成：“內消呼肝胰，外表感神經。”其他都是由中胚層發育而來的。胚層分化基本上沿著附圖上的路線。但也有例外：眼球虹彩的括約肌不是來自中胚層，也不是來自間充質，而是出于視網膜的一部分，即來自外胚層。汗腺的平滑肌不是來自中胚層，卻是來自外胚層；間充質本身就界限不清，它可能來自外胚層，也可能來自中胚層，甚至可來自內胚層。至于再生情況下，去分化細胞可能改變分化方向，則更難分清隸屬那個胚層了。
胚層發展的方向不是恒定不變的。如果移到一個新的環境，常會表現出新的情況。例如在兩棲類、鳥類胚胎較早階段移植外胚層到其他部位，可能形成腸上皮或肌肉；原來的脊索材料在體外培養可以成為神經板、表皮或腸道；把外胚層移植于眼房或腹腔，它可能分化出脊索與肌肉。在棘皮動物的胚胎割除一些分裂球，剩下的分裂球可以補償分化為其他類型的組織。鋰離子可使海膽的預定外胚層轉化為中胚層和內胚層的結構，而硫氰根或硫酸根則可使中胚層和內胚層轉化為外胚層的結構。在魚胚和雞胚的研究上也可出現類似的轉變。可見胚層只是分化前的預備區劃，胚胎細胞內所含的某些細胞質成分，細胞所處的環境以及細胞間的相互影響對分化的方向均起重要的作用。