La mayoría de los trilobites vivían en el fango de ambientes marinos poco profundos donde se alimentaban como depredadores o carroñeros de una gran variedad de materia orgánica. Algunas especies podían nadar o flotar, mientras que otras probablemente vivían sobre o bajo las rocas. La mayoría de los trilobites podían enroscar su cuerpo en forma de bola, y al igual que las chinches y las chinches de hoy en día, esta postura era probablemente una forma de comportamiento defensivo.
Nadie sabe exactamente por qué se extinguieron los trilobites. Su desaparición parece coincidir con una ola de extinción masiva que se cobró más del 90% de todas las especies marinas a finales del periodo Pérmico. La explicación más popular, un cambio climático global, se apoya en la evidencia de cambios repentinos en el nivel del mar y en la vegetación terrestre. Los bosques pantanosos de colas de caballo, musgos y helechos de semilla desaparecieron y fueron sustituidos por cícadas y otras plantas primitivas portadoras de semillas. Se han sugerido como posibles explicaciones de la gran extinción del Pérmico las nubes de polvo procedentes de una excesiva actividad volcánica, el impacto de un cometa o meteorito, o la atracción gravitatoria de un cuerpo celeste de gran tamaño.