O registro fóssil dos artrópodes data do período Cambriano, sendo que a maior quantidade de fósseis encontrada é do grupo monofilético Trilobitomorpha. Os trilobitas, componentes do Trilobitomorpha, têm como parentes mais próximos os quelicerados. Trilobitomorpha constitui um grupo que conta apenas com exemplares fósseis, mas que tiveram sucesso do Cambriano ao Permiano, persistindo por cerca de 300 milhões de anos. Seus fósseis são conservados e largamente distribuídos, contando com espécies características de épocas e locais, sendo utilizados como fósseis indicadores pelos geólogos.

A maioria dos trilobitas media entre 3 e 10cm, com exoesqueleto mineral de calcita (uma forma de carbonato de cálcio) em vez de orgânico, como da maioria dos artrópodes. Talvez esse exoesqueleto tenha contribuído para o sucesso deste grupo, bem como para a riqueza fóssil. O escudo dorsal calcificado se fossiliza facilmente, diferente dos apêndices articulados. Sendo assim, a maior parte do conhecimento acerca dos Trilobitomorpha baseia-se nessa região dorsal. O bauplan dos trilobitas é dividido transversalmente em três tagmas (céfalo anterior, tórax mediano e pigídio), sendo que o tórax e o pigídio formam o tronco. A boca possivelmente estava localizada ventralmente no meio do céfalo e é direcionada posteriormente. Estes eumetazoários possuíam olhos compostos com lente mineral de carbonato de cálcio. As espécies que habitavam mares rasos com luz abundante eram dotadas de olhos bem desenvolvidos, enquanto aquelas de água mais profundas tinham olhos reduzidos ou eram cegas.

O tórax era formado, em geral, por 2 a 15 segmentos articulados independentes, os quais articulavam-se entre si e permitiam ao corpo diversos graus de ventroflexão. O tórax era a única parte do corpo flexível. Essa característica possibilitou aos Trilobitomorpha a capacidade de se “enrolar” como uma bola.

Dentre os apêndices desses animais, havia na região cefálica um par de antena unirreme, sendo normalmente longa, multiarticulada e filiforme, podendo desempenhar funções sensoriais. Cada apêndice pós-antenal também é birreme, com uma coxa proximal e dois ramos. As bordas medianas das coxas possuem dentes ou espinhos, formando uma gnatobase. As gnatobases das duas fileiras opostas das coxas estão voltadas uma para a outra ao longo da linha mediana, formando o canal alimentar. O coxopodito estava provavelmente relacionado com a alimentação e reprodução. O exito da epicoxa era modificado em brânquias neste grupo.

Acerca da reprodução dos trilobitas pouco é sabido, mas acredita-se que tenham sido animais com fertilização externa. Eram animais com habitat marinho, bentônicos ou planctônicos, que, conforme os registros fósseis, compreendem aproximadamente 4000 espécies. Os primeiros trilobitas talvez não apresentassem exoesqueleto calcificado, não deixando então registros fósseis. Com o passar do tempo, a pressão de predação pode ter aumentado, selecionando aqueles com o exoesqueleto mais espesso.