A neurulação é a formação do tubo neural, o primórdio do sistema nervoso central. Após a gastrulação é formada a notocorda, um bastão rígido na parte central do embrião. A notocorda secreta fatores solúveis que farão o ectoderma acima sofrer um espessamento, gerando a placa neural, que posteriormente dobra-se, formando um tubo.

No final da segunda semana, a nutrição embrionária é obtida do sangue materno por difusão através do córion, celoma extraembrionário e vesícula umbilical. A formação inicial do sistema cardiovascular está correlacionada à necessidade urgente de transporte de oxigênio e nutrientes para o embrião a partir da circulação materna através do córion.

No final da terceira semana o embrião já desenvolveu um coração primitivo, que começará a bater. O sistema vascular próprio do embrião também começa seu desenvolvimento. Para isso, células primitivas chamadas de angioblastos agregam-se em ilhotas sanguíneas, que após a abertura de cavidades entre elas, formam os canais endoteliais, primórdios do sistema vascular

Durante a formação da notocorda e do tubo neural, o mesoderma intra-embrionário se divide em: mesoderma paraxial, intermediário e lateral (contínuo com o mesoderma extra-embrionário) (figura 18). Próximo ao fim da 3° semana de gestação, o mesoderma paraxial diferencia-se e forma os somitos. No fim da 5° semana 42 a 44 pares de somitos estão presentes e avançam cefalocaudalmente dando origem à maior parte do esqueleto axial e músculos associados, assim como a derme da pele adjacente.

Processo pelo qual o disco embrionário bilaminar é convertido em disco embrionário trilaminar (inicio da morfogênese). Durante a gastrulação ocorrem alguns eventos importantes como a formação da linha primitiva, camadas germinativas, placa precordal e notocordal. Cada uma das três camadas germinativas dará origem a tecidos e órgãos específicos:

No início da terceira semana a linha primitiva (figura 10) surge na extremidade caudal do embrião como resultado da proliferação e migração de células do epiblasto para o plano mediando do disco embrionário, constituindo o primeiro sinal da gastrulação. Na sua extremidade cefálica surge o nó primitivo, com uma pequena depressão no centro chamado fosseta primitiva e ao longo da linha forma-se o sulco primitivo. O aparecimento da linha primitiva torna possível identificar o eixo embrionário

A notocorda é formada por sinais indutores, vindos da região da linha primitiva, que induzem as células precursoras notocordais a formá-la. A notocorda tem como funções definir o eixo do embrião, serve de base para a formação do esqueleto axial, e é o futuro local dos corpos das vértebras. O desenvolvimento da notocorda tem início com a formação do processo notocordal, que tem origem na invaginação e migração de células diferenciadas do nó primitivo, formando um bastão celular que aumenta de tamanho em direção à placa pré-cordal (células endodérmicas aderidas a ectodérmicas que irão formar a membrana bucofaríngea, futura boca). Este bastão celular apresenta um canal central denominado canal notocordal