Las capas de tejido que se depositaron en la tercera semana se diferencian para formar los primordios de la mayoría de los órganos importantes del organismo. Al mismo tiempo, el disco embrionario sufre un proceso de plegamiento que crea la estructura vertebra básica del organismo.

Los somitas continúan formándose a partir del mesodermo paraaxial en progresión craneocaudal hasta el día 30. Entretanto, y después la región cervial, los somitas se subdividen en tres tipos de primordios mesodérmicos: miotomos, dermatomos y esclerotomos. los miotomos se diferencian de la musculatura segmentaria de la espalda y la pared anterolateral del cuerpo; los dermatomos dan lugar a una parte de la dermis del cuero cabelludo, del cuello y del tronco; esclerotomos originan los cuerpos y los arcos vertebrales y contribuyen a la formación de la base del cráneo.

Durante la cuarta semana, un proceso de plegamiento denominado neurulación convierte la placa neural en un tubo neural hueco que se sumerge en la pared del cuerpo y comienza a diferenciarse hacia encéfalo y médula espinal. Las porciones más caudales del tubo neural se forman por un proceso distinto de neurulación secundaria en el que interviene la prominencia mesodérmica caudal. Antes de que acabe la cuarta semana, son ya evidentes las regiones las regiones principales del encéfalo y comienzan a diferenciarse neuronas y glía a partir del neuroepitelio del tubo neural. A medida que se produce la neurulación, una población específica de células, la cresta neural, se separa de los labios laterales de los pliegues neurales y emigran numerosas localizaciones del cuerpo, donde estas células se diferencian para formar una amplia gama de estructuras y tipos celulares.