節足動物
外部形態
節足動物の形態は多様化しており、分類群によって様々な外見を持つ。体の表面はキチン質とタンパク質等からなるクチクラ（cuticle）でできた外骨格（exoskeleton）で覆われる。成長に伴い体のサイズが大きくなるときには、脱皮により古い外骨格は脱ぎ捨てられ、新しい外骨格が形成される。節足動物は体節制をもつ動物門であり、体は体節（somite）という節単位の繰り返し構造からなる。体の背腹は、それぞれ背板（tergum）と腹板（sternum）という外骨格に覆われており、体節の両側で更に側板（pleuron）を持つ場合もある。表面を被うこれらの外骨格も体節単位になっており、体節の間は関節状に可動であることが多い。
ただし、複数体節の融合や分化など、いわゆる異規体節制（Heteronomous metamerism）がある程度以上発達し、例えば頭部や頭胸部はそれぞれの群で独特の複数体節が融合してできた合体節（tagma）であり、顎や触角など頭部に含まれる数対の付属肢は元々複数であった体節に由来である。こうして種類によって体節のうちの特定のものが組み合わされてひとつづきの外骨格で覆われる場合が多く見られ、外観上あるいは機能上の単位を構成する（tagmosis、tagmatization）。例えば、体を頭部・胸部・腹部（前体・中体・終体）の3部、または頭胸部・腹部（前体・後体）の2部に分けて呼ぶ場合があり、これは節足動物の各分類群ごとの特徴として用いられる。一部の分類群は、体の最後尾に尾節（telson）という尾のような構造をも備えている。なお、一部の寄生性の分類群は著しく特殊化しており、外見上では体節構造が全く見当たらいものがある。
付属肢
各体節からは、それぞれ一対の関節肢（arthropodized appendage）と呼ばれる付属肢が出ている。これが「節足動物」という名前およびその学名の由来となっている。関節肢も体と同様に外骨格で覆われ、関節に分かれた節（podomere）からなる。関節肢は分類群や備える部位によって歩脚・遊泳脚・鋏・鎌・顎・触角・鰓・生殖肢など様々な功能に応じて色んな形に特殊化している。例えば頭部には感覚用の触角と摂食用の顎、胴体には移動用の歩脚を持つなど、節足動物は、往々にして独自の機能を持った様々な関節肢を身に備え、「アーミーナイフのように、お互いに別の機能を持った複数の道具が同時にセットされる」とも比喩される。また、節足動物は多くが口の直前に上唇（labrum）またはハイポストーマ（hypostome）という1枚の蓋状の構造体があり、これも付属肢由来の部分ではないかと思われる。なお、上述の体節のように、寄生性甲殻類や昆虫の幼虫の中には、関節肢が不明瞭もしくは完全に退化消失する例がある。
関節肢は、内肢（endopod）と外肢（exopod）をもつ二叉型付属肢（biramous appendage）が祖先形質であると思われる。しかし、現生節足動物の中にこの性質を明瞭に保留するのは甲殻類だけで、他の分類群においては内肢しか見られない単枝型付属肢（uniramous appendage）がほとんどである。外肢と内肢の他、付属肢の外側と内側がそれぞれ外葉（exite、epipod）と内葉（endite）という附属体を更に加えた場合もある。また、絶滅した三葉虫とマーレラなど、カンブリア紀の殆どの節足動物の歩脚はヒレ状の外肢（または外葉）と歩脚状の内肢からなる二叉型である。
内部構造
多くの左右相称動物と同様、節足動物は体腔を持ち、消化管は体の前後に貫通し、いわゆる口と肛門という2つ開け口を持つ。体節に貫通する紐状の心臓と中枢神経はそれぞれ体の背面と腹面に付く。
循環系は開放血管系であり、細胞外液はリンパ液や血液という区別は存在せず、リンパ液と血液の役割を兼ねている血リンパ（hemolymph）が心臓と組織の間隙（血体腔）に流れる。心臓の伸縮や体の運動によって血リンパは心臓の動脈から体の静脈と呼吸器などの器官を通り、心門を通じて再び心臓に戻る。血リンパの中には免疫系に関わる血球がある。
一部の前口動物のように、節足動物の神経系の様式ははしご形神経系（ladder-like nervous system）である。腹側の1対の神経索が体の前後に走り、体節に合わせて備えた神経節（ganglia）は、左右の連絡で繋がっている。頭部ないし頭胸部に備え、キノコ体（mushroom body）を持つ脳は、前大脳（protocerebrum）・中大脳（deutocerebrum）・後大脳（tritocerebrum）という3つの脳神経節から構成される。この脳は前端3つの体節（先節・第1体節・第2体節）と共に数対の神経節が融合した結果であり、そこから食道を囲んだ食道神経環（circumesophageal nerve ring）を通じて体の神経節に繋がる。一部の体節の融合が著しく、神経が集中してはしご形が不明瞭な場合もある。
感覚器
節足動物は様々な感覚器を通じて周りの環境を感知する。体表は常に剛毛（感覚毛、setae）をもち、種によっては触覚・振動・音・水流や気流・温度・匂いや味・化学物質など視力以外の感覚を持つ。
鋏角類以外の節足動物の頭部は、往々にして触角（Antenna）という関節肢をもち、ほとんどの場合は重要な感覚器官である。なお、触角のない鋏角類の中でも、ウデムシやサソリモドキの様に一部の歩脚が感覚器官に特殊化した例がある。
他にも昆虫の小顎と下唇にある顎鬚は嗅覚や味覚に関わり、サソリの櫛状板・ヒヨケムシのラケット器官・一部の昆虫と甲殻類の後端にある尾毛（cercus、caudal ramus）も感覚器官として用いられており、コオロギやキリギリスの前足・バッタの胸部と腹部の間に両側・カマキリの後胸部腹面には聴覚に関わる特殊な器官を持つ。
眼
節足動物は、単眼（ocelli、simple eye）と複眼（compound eye）という2つの種類の眼を持つことが基本である思われる。しかし分類によって片方しか持たず、複眼の単眼化、稀に視力が失なわれた種類もある。また、単眼の中に元から単眼だったものは背単眼ないし中眼（lateral eye）、複眼から退化したものは側単眼ないし側眼（median eye）とも呼ばれる。発生学的に、節足動物の眼は先節に備わる構造である。
複眼は図形認識能力を備え、多数の個眼（ommatidium）という構成単位からモザイク画の様な視覚を産生する。単眼は主に明暗を感知する能力を持つが、一部のクモの単眼は図形認識能力を持ち、例えばハエトリグモの視力はよく発達しており、内部の網膜をも動かすことができる。
六足類と甲殻類は基本的に単眼と複眼を両方備える。多足類は背単眼を持たず、中にゲジは複眼、他のものは複眼由来の側単眼を持つ。鋏角類の中でカブトガニとウミサソリは単眼と複眼を両方備え、クモガタ類は複眼を持たず、背単眼と側単眼（中眼と側眼）を混在し、或いは片方のみを持つ。また、カンブリア紀の古生物から始め、三葉虫類や基盤的な節足動物と思われるアノマロカリス類も発達した複眼を持つ。
運動
関節の隙間は可塑性をもつ関節膜（arthrodial membrane）に覆われており、2つの関節の外骨格内側に付着する筋肉を通じて運動をする。胴体の関節は様々な方向へ湾曲できることが多いが、関節肢の関節は往々にして1対の蝶番のような構造、いわゆる関節丘（ピボット、pivot）に固定されて一つの平面上でしか動かない。そのため節足動物の関節肢、特に基部は多数の節に分かれて様々な動きに対応する。また、外骨格は体の内側へ延長し、いわゆる内突起（apodeme）となり、筋肉に付着面を提供することも多い。例えばカニの鋏の中では、可動指の関節に繋がった、大量の筋肉が付着する板状の内突起が見られる。また、体中のリンパ液の水圧の変化によって関節肢を動かす分類群もある。
繫殖と発育
求愛行動・交尾或いは交接・メイトガード・護卵など、節足動物は分類によって様々な繁殖行動を持つ。原則として有性生殖を行う卵生動物であるが、サソリやアブラムシなどから単為生殖と卵胎生の例も知られる。
成長に伴い古い外骨格の下で新しい外骨格を形成し、脱皮（Ecdysis）を通じて古い外骨格から抜け出して成長する。新しい外骨格は柔らかく、固くなるのも時間が掛かり、脱皮直後の節足動物は無防備である。そのため節足動物の脱皮は常に隠れ場所で行うことが多い。中でも古い外骨格を摂食して栄養を回収する種類や、一部のクモは脱皮直後のメスを狙って交接することが知られる。
節足動物の幼生は基本的に成体と似たような外見を持つだが、甲殻類のノープリウス幼生や昆虫の幼虫など、成長の過程で著しく形態が変化する変態を行う分類群も少なくない。昆虫の成虫になる脱皮過程は羽化（Eclosion）と呼ばれる。多足類の中には、成体になるまで脱皮に伴って体節と脚の数を増やせるものがある。
食文化
節足動物は人間の食文化と深く関わっている。食材とされ、食品の生成に関わり、および食害を与えるものがある。
食材とされる節足動物の中で甲殻類は特に代表的で、カニ・エビなどの十脚類は魚介類として一般的である。それ以外の甲殻類、例えばアミ、オキアミ、フジツボなどにも食用とされる場合がある。ムカデ・クモ・サソリ、および昆虫など一般に「虫」と扱われる節足動物の中でも、地域によっては食材とされる種類がある（昆虫食）。また、特定の節足動物に頼ってできた食品もあり、蜂蜜（ミツバチによる）やミルベンケーゼ（チーズダニによる）などが挙げられる。
一方で、人間の食材や食品を食害する節足動物もあり、特に農作物を食害するものは農業害虫に含まれる。このような害虫とされる種類を持つ節足動物は、バッタ（蝗害など）・カメムシ（ミナミアオカメムシなど）・アブラムシ・甲虫（コクゾウムシなど）・鱗翅類（農作物を食害するイモムシとケムシ）などの昆虫のみならず、ダニ（ハダニなど）・ヤスデにも食害を与える種類がある。
飼育
節足動物はペットや観察の対象として飼育されることが多い。その範囲は幅広く、陸生の昆虫やクモガタ類から水生の甲殻類まで及ぶ。観賞用に飼育される主な節足動物は、甲虫（カブトムシ、クワガタムシなど）・エビ（ザリガニなど）・オオツチグモなどが挙げられる。一部の分類群に対しては、それに向いている累代飼育方法や関連産品が創設され、また節足動物そのものが飼育キットとセットで販売されることもある（カブトエビ、アルテミアなど）。