Los trilobites son uno de los artrópodos más fascinantes y misteriosos que se conocen en la historia geológica del planeta. Dominaron los océanos durante unos 300 millones de años a lo largo de prácticamente todo el Paleozoico (Cámbrico-Pérmico), desarrollando una enorme diversidad de formas y modos de vida.
Aparecieron en el período Cámbrico (al inicio del Paleozoico, hace unos 540 millones de años), cuando los organismos ediacáricos ya habían desaparecido, y empezaron a diversificarse ya en el Cámbrico inferior. Tras la extinción masiva de finales del Cámbrico solo sobrevivieron las formas que habitaban ambientes pelágicos, de aguas profundas.
Durante el Ordovícico alcanzaron su máxima diversidad y ocuparon casi todos los nichos ecológicos marinos. A partir del Silúrico presentaron pocos cambios, hasta que durante la extinción masiva del Devónico sufrieron una importante reducción con la extinción de todos los órdenes excepto Proetida. Durante el Carbonífero los representantes del grupo son escasos y restringidos a ambientes de arrecife. Los últimos trilobites, ya solo habitantes de aguas someras, desaparecieron durante la extinción masiva del Pérmico-Triásico, hace unos 250 millones de años, junto con los euriptéridos o «escorpiones marinos», blastoideos, algunas especies de peces, esponjas, equinodermos, etcétera. Por tanto, su presencia en la Tierra se prolongó durante todo el Paleozoico, casi 300 millones de años. Los restos fósiles de trilobites son tan abundantes y han sido tan profundamente estudiados, que probablemente sean el grupo de animales extintos más conocido.
El céfalon ("cabeza") es el resultado de la fusión total de diversos segmentos, y no muestra restos externos de metamerización. Las genas se prolongan por los lados y por detrás por dos puntas genales; las genas están divididas en dos partes por una sutura: una gena fija interna (fixigena) y una gena móvil externa (librigena). La estructura formada por la glabela y las fixigenas se denomina cranidio ("cranidium"). En la cara ventral se localiza el hipostoma, una placa suspendida bajo la glabela que protegía la boca.
Sobre las genas hay un par de grandes ojos compuestos sorprendentemente evolucionados (en algunas especies situados sobre pedúnculos), análogos a los de parientes actuales como los crustáceos e insectos. De hecho, los trilobites fueron los primeros animales en desarrollar ojos complejos, lo que probablemente influyó en su éxito evolutivo. En la parte ventral del céfalon se insertan las antenas unirrámeas, largas y multiarticuladas, y se abre la boca, tras la cual hay tres pares de patas muy similares entre sí. Las antenas son equivalentes, por su posición preoral, a las de los insectos y miriápodos y al primer par de los crustáceos.
La excepcional secuencia temporal registrada en los yacimientos cámbricos de Murero y la abundancia de fósiles de trilobites permitió, en el año 2003, identificar dimorfismo sexual en trilobites, en aquella fecha el caso más antiguo reconocido en el reino animal. Para ello se seleccionaron cuatro especies filogenéticamente próximas y de amplia distribución estratigráfica: Acadoparadoxides mureroensis, Eccaparadoxides rouvielli, E. sequeirosi y E. mediterraneus. En todos los casos se comprobó que se presentaban dos morfotipos diferentes para cada especie y que esta diferencia se mantenía a lo largo de la sucesión sedimentaria o, lo que es equivalente, en el tiempo.
Los rasgos que diferencian ambos morfotipos son diferentes para cada especie, pero incluyen tanto la longitud del pigidio, más corto en los machos, como variaciones en la longitud de algunos segmentos del tórax, presentando las hembras una zona más estrecha en el tórax, correspondiente a segmentos posteriores al segmento en el que probablemente se ubicaría el poro genital (el segundo segmento torácico, como en los xifosuros actuales).
La reducción y pérdida de los ojos experimentada por diversas especies está relacionada seguramente con una adaptación a la zona afótica y la colonización de aguas profundas.
