Trilobity miały charakterystyczne trójdziałowe ciało, od którego pochodzi ich nazwa, z twardym opancerzem z kalcytu. Ich anatomia składała się z trzech głównych części:
- Cefalon (głowa): Nosiła touchy, złożone oczy z licznymi soczewkami, narządy odżywcze i węchowe. Niektóre gatunki rozwinęły kolce na cefalonie.
- Toraks: Złożony z wielu segmentów złożonych, zazwyczaj 2–40. Każdy segment miał parę złożonych przyrostków do chodzenia, locomocji lub pływania, czasem z hakami, kolcami lub setami; niektóre kończyny były przemienione w skrzela.
- Pygidium (ogon): Utworzone przez zrosty tylnych segmentów toraksu. Jego kształt i rozmiar były ważnymi cechami diagnostycznymi w identyfikacji trilobitów.