格蠕虫或其他隐生宙埃迪卡拉纪时期类似三叶虫的动物。早期三叶虫与伯吉斯页岩和其他寒武纪的节肢动物化石有许多类似的地方。因此三叶虫与其他节肢动物可能在埃迪卡拉纪和寒武纪的交界之前有共同的祖先。
灭绝.三叶虫灭绝原因不明，但是志留纪和泥盆纪时期两颚有强大关节连接的鲨鱼和其他早期鱼类的出现，与同时发生的三叶虫数量的减少似乎不是无关的。三叶虫可能为这些新动物提供了丰富的食物。此外到二叠纪后期时三叶虫的数量和种类已经相当少了，仅剩下砑头虫目（Proetida），这无疑为牠们在二叠纪-三叠纪灭