三叶虫是两亿多年前就已绝灭的动物，生活在古生代的海洋中，其外形颇似现代的虾和蝉，属节肢动物门，因种类繁多特在门下单列成一纲。这种动物从纵向看可分头、胸、尾三段；横向看又可分左、中、右三份（中间是轴部，两边为侧叶），故名“三叶虫”。三叶虫背上有背甲，成分为磷酸钙和碳酸钙，质地坚硬，成为地史时期中最早大量形成化石的动物门类。身长一般在3～10厘米。
三叶虫为雄雌异体，卵生，个体发育中要经过周期性的多次蜕壳，不同阶段脱落的壳体是研究个体发育的基本素材，它对于了解三叶虫一些器官的发育和成长、探索三叶虫的演化、解决分类问题都具有重要意义。
头部及尾部变化较大，各种类型非常多。
三叶虫纲，下分7个目，绝大部分的种属在世界的海相沉积岩（石灰岩）中都有发现，各国的专家经过研究，得出了几点共同的认识：它经常与海百合、珊瑚、腕足动物、头足动物等一起生活，在发现它化石的同时同地，也能发现上述几种动物的化石；从它的体形上判断，它适于爬行，是海底生活的动物，它以原生动物、海绵、腔肠、腕足等动物的尸体，或海藻及其他细小的植物为食。三叶虫在进化的后期，由于海中出现的大量肉食动物（鹦鹉螺、原始鱼类等）直接威胁了它的生存，于是增大了尾甲，提高了游泳速度，同时头尾能够嵌合使整个身体蜷曲成球形，以保护柔软的腹部，并可迅速跌落或潜伏海底逃避敌人的进攻。
在古生代的第一个纪——寒武纪早期，三叶虫的7个目就发现了4个，种类数量也很丰富，因此古生物学家和生物学家都认为三叶虫的远祖早在寒武纪前就已存在，并在前寒武纪后期分化出了许多支系，但它们都没有坚固的硬壳，故没有保存下化石。寒武纪是三叶虫发展的一个繁盛期，奥陶纪时，古老的种类绝灭了，新的种类兴起成为第二个繁盛期，从志留纪到二叠纪，由于肉食性动物大量繁盛，三叶虫急剧衰退最终绝灭。
三叶虫存在时间短演化的种类多，分布海域广，个体数量大，各属、目之间界线清楚并随年代依次出现，因此成为了寒武纪时期全球性可对比的标准化石。我国是世界上产三叶虫最丰富的国家之一，为亚洲提供了标准地层剖面，并为世界性的生物地理区划分提供了重要的依据。