Трилобіти мали тіло еліптичної форми, у більшості довжина сягала 3-10 см (рідко 5 мм або 45-70 см). Тіло складалося з головного, тулубного ([[торакс]]а) і хвостового відділів, двома поздовжними борознами воно (тіло) поділялося на осьову і бічні частини. Зі спинної сторони було покрито сильно мінералізованим [[хітин]]овим покровом, з черевної - — тонкої невапняковою мембраною. Головний відділ за формою нагадував [[щит]], осьова частина ([[глабелла]]) якого була гладка або з борознами (1-4), які поділяли його на лопаті. По боках глабелли розташовувалися щоки з очима — фасеточними (зі щільно притиснутими багатокутними лінзами, число яких сягало 15 000) або агрегатними (з двоопуклих лінз числом від 2 до 300-400300—400). Деякі трилобіти не мали очей.
На нижньому боці головного щита були розташовані пара вусиків (антен), п'ять пар кінцівок і рот. [[Шлунок]] із так званими печінковими відростками перебував під глабеллою. Від нього до хвостового відділу тяглася [[тонка кишка]]. Тулуб складався з 2-44 рухомо поєднаних сегментів; хвостовий відділ — з декількох сегментів (лише ранньокембрійські оленелліди мали хвостовий сегмент). Часто покриви хвостового відділу зливалися, утворюючи хвостовий щит різних розмірів і форми. До тулубних і хвостових сегментів прикріплювалися кінцівки, які слугували для повзання по дну і плавання. Трилобіти були роздільностатевими. Личинки, ймовірно, вели [[планктон]]ний спосіб життя, пізніше переходили до життя на дні. У разі небезпеки деякі трилобіти мали можливість згортатися.
