Ryjek większości półstrunowców jest usztywniony notochordą, która była początkowo uważana za zawiązek w pełni rozwiniętej u strunowców struny grzbietowej. Struktury te nie są jednak homologiczne. Kolejną cechą upodabniającą półstrunowce do strunowców jest położenie układu nerwowego nad przewodem pokarmowym.
Układ pokarmowy półstrunowców składa się z gęby, gardzieli, przełyku oraz jelita z bocznymi kieszonkami wątrobowymi w jego przedniej części. Układ krwionośny otwarty, złożony z jednego naczynia brzusznego i jednego grzbietowego, przechodzącego w zatokę sercową. Układ wydalniczy tworzą orzęsione przewody pomiędzy jamą ciała a jego powłoką. W powłoce występuje nabłonek migawkowy. Półstrunowce są zwierzętami rozdzielnopłciowymi i jajorodnymi.
Badania genetyczne potwierdzają pokrewieństwo półstrunowców i strunowców, ale te pierwsze są bliżej spokrewnione ze szkarłupniami, z którymi tworzą klad Ambulacraria. Ich wspólną cechą jest larwa typu dipleuruli.