De meeste trilobieten leefden in de modder van ondiepe mariene milieus, waar zij zich als roofdieren of aaseters voedden met een verscheidenheid aan organisch materiaal. Sommige soorten konden zwemmen of drijven, terwijl andere waarschijnlijk op of onder rotsen leefden. De meeste trilobieten konden hun lichaam tot een bal opkrullen, en net als de pillbugs en sowbugs van vandaag was deze houding waarschijnlijk een vorm van defensief gedrag.
Niemand weet precies waarom trilobieten uitstierven. Hun ondergang lijkt samen te vallen met een massale uitstervingsgolf die aan het eind van het Perm meer dan 90% van alle zeedieren eiste. De meest populaire verklaring, een wereldwijde klimaatsverandering, wordt ondersteund door bewijzen van plotselinge veranderingen in het zeeniveau en de vegetatie op het land. De moerasachtige bossen van paardenstaarten, knotsmossen en zaadvarens stierven uit en werden vervangen door cycaden en andere primitieve zaaddragende planten. Stofwolken van overmatige vulkanische activiteit, de inslag van een komeet of meteoriet, of de zwaartekracht van het bijna-ongelukken van een groot hemellichaam zijn alle voorgesteld als mogelijke verklaringen voor de grote Perm uitsterving.