Нервная система. Центральная нервная система имеет вид толстостенной трубки, передний конец которой несколько не доходит до конца хорды.
Невроцель впереди расширяется в большую полость, носящую название желудочка головного мозга, хотя передняя часть нервной трубки ланцетника, соответствующая головному мозгу позвоночных, не дифференцирована. На дне этого желудочка помещается так называемый инфундибулярный орган, соответствующий гипофизу позвоночных животных. У молодых особей желудочек мозга сверху сообщается при помощи особого отверстия — невропора — с так называемой обонятельной ямкой Келликера, которая открывается на поверхности тела на левой стороне головного конца. У взрослых особей эта ямка теряет связь с мозгом. По всей нервной трубке, располагаясь по бокам невроцеля, разбросаны многочисленные светочувствительные органы — глазки Гессе. Световые лучи достигают этих глазков через полупрозрачные ткани тела животного. Каждый глазок Гессе представляет собой светочувствительную клетку, один конец которой погружен в чашеобразную пигментную клетку. Эти глазки очень похожи на примитивные глазки некоторых плоских червей.
Периферическая нервная система состоит из нервов, отходящих от мозговой трубки. От переднего конца ее отходят две пары головных нервов, от прочих частей — ряд метамерно расположенных спинномозговых нервов. При этом на каждый мышечный сегмент приходятся две пары нервов: одна спинная и одна брюшная. Каждый спинной нерв отходит одним корешком и является смешанным, т. е. двигающим и чувствующим, тогда как каждый брюшной нерв отходит многими корешками и является исключительно двигающим. Правые и левые спинномозговые нервы, в соответствии с расположением мышечных сегментов, отходят не друг против друга, а поочередно.
Органы чувств. Настоящих (парных) глаз и органа слуха у ланцетника нет (возможно, что пигментное пятно, расположенное в передней стенке нервной трубки, представляет собой редуцированный орган равновесия). Таким образом, органы чувств у ланцетника развиты очень слабо, будучи представлены, кроме глазков Гессе, только отдельными чувствующими клетками, разбросанными по всей коже животного. Такое слабое развитие органов чувств можно поставить в связь с малоподвижным образом жизни ланцетника.
Органы выделения. Насколько кровеносная система ланцетника близка к таковой позвоночных, настолько органы выделения его отличаются.
Они представлены только нефридиями, которых около ста пар. Лежат они над глоткой, по одному нефридию на две жаберные щели. Нефридии представляют собой короткие, изогнутые под прямым углом трубочки. Одним отверстием они открываются в околожаберную полость, а на внутреннем колене несут ряд отверстий, обращенных в полость тела. Но эти отверстия — нефростомы, замкнуты и усажены длинными клетками с каналом внутри, в котором располагается мерцательный волосок. Следовательно, они имеют строение соленоцитов, и вообще нефридии ланцетника очень похожи на нефридии кольчатых червей.
Половые органы. Половые органы представлены многочисленными (около 26 пар), посегментно расположенными половыми железами. Хотя ланцетник раздельнополое животное, но мужские и женские половые железы сходны по форме и представляют толстостенные пузырьки. Они не имеют особых протоков, и созревшие половые продукты через разрывы стенок половой железы и стенок тела выпадают в околожаберную полость, откуда с током воды выносятся наружу через атриопор.
Таким образом, у ланцетника, в противоположность черепным, никакой связи между органами выделения и размножения не наблюдается.
