三叶虫化石广泛地分布在世界各地，因而对划分地层非常重要。但同时，许多三叶虫的属种又具有地方性特色，因而它们又对划分当时的海域分区，进而恢复当时的生物地理区系具有重要意义。

三叶虫生活的年代距今虽然遥远，但是科学家对它的形态、构造等特征的了解是相当充分的，主要的原因有以下几点：首先，三叶虫身体表面披有坚固的甲壳，在个体发育过程中经历多次脱壳生长，所以它们在地层中遗留下的化石数量比其他生物要多；其次，寒武纪海洋中很少有比三叶虫更大、更凶暴的动物和它生活在一起，因此它们能够迅速繁衍，广泛分布；此外，三叶虫化石大多保存在质地细致的石灰岩或页岩中，因此，不仅外壳的特征能够被观察得很清楚，而且有时其内部构造也能被看得很清晰。


三叶虫的主要特征表现在它的背壳构造，其头部中央有一个突起的“头鞍”，可能是安置脑的处所。头鞍的表面有的光滑无饰，有的瘤斑点缀，还有的具有为数不等的横沟。这些横沟被称为“头鞍沟”。头鞍两侧，一般有成对的眼睛。沿眼睛的前后有一条沟，称为“面线”，这是三叶虫成长过程中借以脱壳钻出身体的地方。头部腹面的前端有一对分节的触须，既是行动器官，又是感觉器官。触须的后面是摄食的口，通常盖着“唇瓣”。口两侧有许多细小而分节的行动器官——附肢，附肢上有细密的纤毛，大概可以起到呼吸的作用。


三叶虫的胸部分节，多者达十几节，少者只分两节。各节之间以覆瓦状（即像房顶的瓦片一样一片覆叠在另一片的上面）关联起来，便于卷曲活动。三叶虫腹面两侧有为数众多的分节附肢，附肢上具有纤毛，因此这些附肢也兼负行动和呼吸之用。三叶虫的尾部和胸部一样，纵向上分为中轴及其两侧的肋叶部，其形态多样；尾部的边缘有的带刺，有的不带刺。

三叶虫的生活习性是多种多样的，化石中最多的一类是保存在石灰岩或页岩中，可见当时它们大多生活在浅海底或游移于淤泥之上。它们有的稍能游泳，有的随水漂流。志留纪中期的齿虫类，整个身体几乎被密密的长刺包围，这些长刺对于它们在水里游泳来说是一种强有力的推进器，因此可以推测它们是游泳的能手；同时，这些长刺也是抵御天敌的有效武器。这种类型的三叶虫主要是出现于奥陶纪到泥盆纪时期，当时与它共生的鹦鹉螺类、板足鲎类和鱼类都是三叶虫的劲敌，如果三叶虫不增强它的游泳能力和御敌的武器，它们怎样在那个竞争激烈的环境中继续生存繁衍呢？


奥陶纪的某些三叶虫，如宝石虫、斜视虫、隐头虫等还发展了卷曲的能力，它们的头部和尾部可以完全紧接在一起，仅将背部的硬壳暴露在外；它们还可以钻进淤泥以保护其柔软的腹部器官，这样，一方面便于御敌，另一方面也可以以类似于尺蠖那样的伸曲的方式推动身体前进。
　　对于三叶虫的个体发育过程，科学家通常是通过采集同一层位中同一种个体的不同生长阶段的标本来研究的。三叶虫的个体发育，大致划分为三个时期——幼年期、中年期和成年期。幼年期虫体头部和尾部尚不分明，也没有胸节，直径大约为0.24－1.3毫米。中年期虫体头部和尾部已经分开，胸节也已经发育，但是节数比成年期少一节。成年期虫体的胸部与尾部节数增加到了极限，虫体增大，壳上的刺、瘤等附加物均出现了。


鱼石螈

鱼石螈（学名Ichthyostega）是一属早期的四足总纲，生存于3亿6千7百万至3亿6千2百5十万年前的上泥盆纪，是鱼类及两栖类的中间生物，从尾部等体型看类似现代的鲶鱼长了脚。鱼石螈有脚，但却可能不是用作行走，而是用来穿越沼泽。有时它被认为是属于两栖类，但却并不正确。最早的两栖类要到石炭纪才出现。

化石见于格陵兰东部的上泥盆统。是已知最早的两生类之一，保留许多像鱼的特征徵。长约1公尺，沿尾部边缘有一个小背鳍，尾部有一连串骨质鳍条(见于鱼类的典型尾部骨质物)。其他像鱼的特征，包括较短的口鼻部，颊部具前鳃盖骨，身上有许多小鳞片。与较进步的两生类具有共同的进步特征，包括典型的早期两生动物的四肢和肢带，没有鳃和强大的鳍条。鱼石螈及其一些近亲代表著似乎接近产生进步两生类的演化线索的类型。鱼石螈可能延续到密西西比纪。

体型特征：
鱼石螈是已知最早的两栖类动物。化石发现于格陵兰泥盆纪晚期的地层中。鱼石螈的身体呈现出鱼类和两栖类的双重特征。
鱼石螈而且已经演化出前后肢，但每肢都有8趾，同时也具有鱼类特征。鱼石螈身长约1米。头骨高而窄，构造已与早期的迷齿类相近，但吻部结构还不及大多两栖类那样完善。前鳃骨的残余仍存在，身体表面还披有细小的鳞片，身体像鱼一样侧扁，还有一条鱼形的尾鳍。眼孔已经移到头骨的中部，头部可以自由活动。有强壮的肩带（前肢骨与躯干骨的连接骨）和腰带骨（后肢骨与躯干的连接骨），能用四肢支撑起身体在地面上爬行，脊椎上也已经长出了允许脊柱弯曲活动的关节突。脊椎构造比总鳍类有所进步，但还是未能很好地适应在陆地上的生活。尽管这样，但鱼石螈的一些进步的特征已说明它已经进入了一个演化发展的新阶段，成为最早登上陆地的脊椎动物。