Seules deux formes actuelles appartiennent au groupe des Agnathes : les lamproies (classe Céphalaspidomorphes) et les myxines (classe Ptéraspidomorphes), auxquelles il faut rajouter la classe des Thélodontes, qui ne rassemble que des formes fossiles. Ces trois classes ne composent toutefois pas un groupe monophylétique puisque les myxines ont été séparées du sous-embranchement des Vertébrés pour constituer un sous-embranchement distinct : Myxinoidea, tandis que les lamproies continuent d'appartenir aux vertébrés. Par conséquent le taxon doit être considéré comme obsolète dans une classification phylogénétique.
Les myxines et lamproies partagent des caractères morphologiques ancestraux à tous les crâniates, qui seront perdus chez les gnathostomes (pourvus de mâchoires). Leur bouche rudimentaire, qui se comporte comme une ventouse, ne possède pas de mâchoires, et ne peut donc pas modifier son ouverture. Leur squelette est cartilagineux et composé d'une capsule crânienne et d'une corde dorsale. Ce dernier supporte quelques éléments cartilagineux dont un squelette branchiale qui supporte les branchies.
Ces organismes sont exclusivement adaptés au milieu marin à dulçaquicole (ne vit qu'en eau douce). Les myxines vivent enfouis dans la vase où elles se nourrissent de poissons tandis que les lamproies sont des parasites hématophages de poissons et crustacés. Elles se différencient aussi par leur développement direct pour les myxines et indirect (stade larvaire) pour les lamproies.