古虫动物（学名：Vetulicolia）是一类生存于寒武纪的海生动物，也是最早期的后口动物之一，传统分类上被划分为后口动物总门的古虫动物门，由中国古生物学家舒德干等人于2001年建立，一些较近期的研究则将其归类为脊索动物门的古虫动物亚门。此类动物包括十余个物种，其中大部分的化石发现于中国云南省，另外在美国、加拿大、格陵兰与澳洲坎加鲁岛亦有其分布。
古虫动物基本特征是躯体分节，并由前体和后体两部分组成。前体为消化道的前段（咽部），口开于前体前端，背区和腹区由5对鳃囊构造组成的鳃区所分隔；后体(尾部)为消化道的后段（即肠部），肛门末位。绝大多数古虫类动物的后体由7节甚至更多的体节构成。有些种类的后体有不同程度的硬化。
古虫动物都具有背区和腹区的分化、5对鳃囊和鳃裂构造等基本身体构造，根据后体构造不同，可分为古虫纲（Vetulicolida Chen & Zhou, 1997）和异形虫纲（Heteromorphida Shu, 2005）。
澄江动物群的古虫属（）早在 1987 年就被描述，由于其分节特征，长期被认为是节肢动物。但随着云南虫类及地大动物、俞元动物化石的发现，大量特征显示了古虫动物是一类低等后口动物。2001年，舒德干教授建立了古虫动物门，并认为古虫动物是后口动物的早期分支。此外，大部分学者也相信云南虫类（包括云南虫和海口虫）可能与古虫动物有紧密的关系。
以下分类系统以中国古生物学家陈爱林等人于2018年的研究为基础，并加入其后发表的物种：
