Otvoreni krvotok je unutarnji prijenos tvari kod mekušaca i člankonožaca pri kojemu su organi uronjeni u tekućinu u šupljini te krv i intersticijalna tekućina nisu odvojene već se miješaju u jednu tekućinu zvanu hemolimfa. Kretanje mišića prilikom gibanja životinje može olakšati kretanje hemolimfe ali skretanje toka iz jednog područja u drugo ograničeno je. Opuštanjem srca, krv biva povučena natrag prema srcu kroz pore.
Hemolimfa popunjava cijeli prostor unutar šupljine tijela i okružuje sve stanice. Sastoji se od vode, anorganskih soli (najčešće Na+, Cl-, K+, Mg2+ i Ca2+) i organskih spojeva (uglavnom ugljikohidrata, proteina i lipida). Glavni pigment za prijenos kisika je hemocijanin.
Postoje i hemocite, stanice koje slobodno plivaju u hemolimfi a igraju važnu ulogu u imunološkom sustavu.
Glavni dijelovi krvožilnog sustava su srce, krv i krvne žile.
Svi kralježnjaci, kao i kolutićavci (npr. gliste) i glavonošci (npr. lignja i hobotnica) imaju zatvoreni krvotok. To znači da njihova krv nikada ne izlazi iz sustava krvnih žila koji se sastoji od arterija, vena i kapilara.
Arterije donose krv bogatu kisikom u tkiva (osim plućnih arterija koje nose deoksidiranu krv koja se vratila iz tijela u pluća) dok vene nose deoksidiranu krv natrag u srce (osim plućnih i ulaznih vena). Krv se iz arterija u vene prenosi kapilarama, to su najtanje i najbrojnije krvne žile koje pomažu pridruživanju tkiva arteriolama za prijenos hranjivih tvari u stanice.
Krvni sustavi riba, vodozemaca, gmazova i ptica pokazuju različite stadije evolucije krvožilnog sustava.
Kod riba, sustav ima samo jedan krug te se krv pumpa kroz kapilare škrga i nadalje u kapilare tjelesnog tkiva. Takav sustav poznat je kao jednokružni krvotok. Zato je riblje srce samo jedna pumpa (a sastoji se od 1 klijetke i 1 pretklijetke), te kroz njega teče venska krv pa se stoga govori da ribe imaju vensko srce. Kod vodozemaca i većine gmazova pojavljuje se dvokružni krvotok, ali srce nije potpuno odvojeno na dvije pumpe. Srce vodozemaca ima tri dijela: dvije pretklijetke te jednu klijetku.
Ptice i sisavci imaju obilježja potpune separacije srca u dvije pumpe, dakle četiri dijela: dvije pretklijetke i dvije klijetke. Smatra se da je srce ptica unatoč tome što po građi isto kao i ono u sisavaca, evoluiralo odvojeno od srca sisavaca.
Venska krv (osiromašena kisikom) koja se vraća iz tijela kreće se u desnu pretklijetku srca a iz nje preko trolisnog (trikuspidalnog) zaliska u desnu klijetku koja se steže i kroz polumjesečasti plućni zalistak tjera krv u plućne arterije koje dalje vode krv u pluća. Krv se kreće kroz dvije plućne arterije (jednu za svako plućno krilo), u plućima se difuzijom izmjenjuju kisik i ugljikov dioksid; krv obogaćena kisikom vraća se kroz 3-5 plućnih vena u lijevu stranu srca. Opisani tok naziva se malim optokom krvi.
Krv obogaćenu kisikom iz pluća plućne vene dovode u lijevu pretklijetku, kroz mitralni zalistak u lijevu klijetku (najjaču od četiri). Stežući se, lijeva klijetka kroz aortin zalistak pumpa krv u aortu (masivnu arteriju debele stijenke) te započinje veliki optok krvi. Aorta se grana u glavne arterije prije nego prođe kroz dijafragmu, zatim u arteriole te konačno arterijske kapilare koje dopiru do različitih međustaničnih prostora. U stanicama krv otpušta kisik i nutrijente te prima otpadne tvari i CO2 - ponovo procesom difuzije. Kisikom osiromažena venska krv skuplja se u venskom sustavu koji se spaja u dvije glavne vene: gornju šuplju venu (grubo govoreći iz područja iznad srca) i donju šuplju venu (grubo govoreći iz područja ispod srca). Te se dvije 'glavne' vene prazne u desnoj pretklijetci srca (te se ciklus ponavlja).
Srčane arterije opskrbljuju srce dok srčana vena skuplja krv iz srca šaljući ju u desnu pretklijetku. Venska krv ima kisika, ali u puno manjem postotku od arterijske. Lijeva klijetka je deblja i mišićavija od desne klijetke jer pumpa krv pod većim tlakom tj. pumpa krv kroz cijelo tijelo dok desna pumpa svoju količinu krvi samo u pluća.
Otpuštanje kisika kod crvenih krvnih stanica je kontrolirano kod sisavaca. Povećava se povećanjem količine ugljikovog dioksida u tkivima, povećanjem temperature ili smanjenjem pH vrjednosti.
