三葉蟲生活時期為寒武紀到二疊紀（距今約2.99億-2.52億年前）。寒武紀最盛，自志留紀（距今約4.43億-4.19億年前）開始衰落，而二疊紀末的大滅絕事件則加速了它們的滅絕。絕大部分三葉蟲在溫暖的淺海地帶過著底棲生活，三葉蟲是一類已經滅絕的海洋節肢動物，已報道過約5000個屬，盡管有不少屬是同物異名，不過這并不影響三葉蟲的大家族地位。

三葉蟲的身體分背、腹兩面，背面披有礦化的背甲，腹部主要為柔軟的腹膜和兩排細長的附肢。三葉蟲的背甲由前向后分為頭甲、胸甲和尾甲三部分；背甲又被兩條縱溝即背溝縱分為三個部分。由于背甲的三分性非常明顯，就像三片并排排列的葉子，故有“三葉蟲”之名。三葉蟲成蟲一般長3-10厘米，極少數身體巨大的，身長可達約90厘米，但小的如球接子（三葉蟲的一種），一般長度在6毫米以下。經過200多年的研究，古生物學家們對它們的生長特征、生活方式等已有了比較詳細的了解。

三葉蟲雌雄異體，卵生，不過卵、卵孵化以后到初次形成堅硬背甲前這兩個階段至今仍未發現有化石保存。和其他節肢動物一樣，三葉蟲的外骨骼——背甲限制了其生長，當它們的身體長大時，就必須拋棄舊外骨骼，另外再分泌一個新的來包裹較大的身體。三葉蟲要經過多次蛻殼才能長大，每蛻一次殼，都會形成一個較大的新背甲。絕大部分三葉蟲在溫暖的淺海地帶過著底棲生活，以其扁平的身體貼伏在海底緩慢爬行，只有少數有流線型體型的三葉蟲可以在水中浮游或游泳。由于行動遲緩，又沒有螯肢或顎器等攻擊武器，三葉蟲只能以各種“裝備”自衛：發育礦化的背甲，抵御攻擊能力增強的捕食者；寒武紀（距今5.41億-4.85億年前）的三葉蟲大多平臥在海底，脆弱的腹部緊貼海底以免受敵，從奧陶紀（距今約4.85億-4.43億年前）開始，許多三葉蟲背部發育的靈活關節能卷曲，保護腹部，有些種類甚至頭部有突起，尾部有孔，可以扣成“球”。