A maioria dos trilobitas vivia na lama de ambientes marinhos rasos onde se alimentavam como predadores ou necrófagos sobre uma variedade de matéria orgânica. Algumas espécies podem ter sido capazes de nadar ou flutuar, enquanto outras provavelmente viveram sobre ou sob as rochas. A maioria dos trilobitas conseguia encaracolar o corpo numa bola e, tal como os percevejos de hoje em dia, esta postura era provavelmente uma forma de comportamento defensivo.
Ninguém sabe exactamente porque é que os trilobitas se extinguiram. O seu desaparecimento parece coincidir com uma onda maciça de extinção que reivindicou mais de 90% de todas as espécies marinhas no final do período pérmico. A explicação mais popular, uma mudança global no clima, é apoiada por evidências de mudanças súbitas no nível do mar e na vegetação terrestre. As florestas pantanosas de rabos de cavalo, musgos e samambaias morreram e foram substituídas por cycadáceas e outras plantas primitivas que continham sementes. Nuvens de poeira de atividade vulcânica excessiva, o impacto de um cometa ou meteorito, ou a atração gravitacional da quase ausência de um grande corpo celeste têm sido sugeridos como possíveis explicações para a grande extinção pérmica.