ムカシトカゲの繁殖サイクルは非常に緩慢である。性成熟に少なくとも10年掛かり、メスの交配と産卵は4年に1度である（オスは毎年挑戦する）。交配は夏に行われ、求愛中オスは皮膚を暗色化し、背中のトゲを逆立ててメスに向かって行進する。オスはゆっくりと体を上下させながらメスの周りに円を描く。もしメスが求婚者を受け入れるなら、メスは頭を上下に振る。前述のようにオスは交接器を持たないため、交尾は総排出口を合わせて行われる。受精から約10ヶ月後、メスは地面に深さ20cm、直径50cmほどの穴を掘り、柔らかい羊皮紙状の殻を持つ卵を8-14個ほど産卵して埋める。卵は有鱗目と同様に水分を保持するアルブミン層、すなわち卵白を欠いており、発生に必要な水分は卵の外の土壌から吸収する。産卵から孵化まではさらに12-15ヶ月。幼体の吻端には、ワニ目・カメ目と同様の卵角（有鱗目のような卵歯ではない）があり、これで卵殻を突き破る。幼体の頭胴長は54mmほどである。孵化した幼体の性別は卵の温度によってきまり（温度依存性決定）、高温だとオスが、低温だとメスが産まれる。21℃では雌雄比は半々だが、22℃では80%がオスになる。さらに20℃では80%が、18℃でほぼ100%がメスになる。ただしムカシトカゲの性決定は環境要因（温度）だけでなく遺伝子要因も関係している複雑なものらしいという説がある。彼らは恐らく全爬虫類のなかで最も成長が遅く、35歳ぐらいまでは成長を続ける。寿命は100年以上とも言われている。
ムカシトカゲは多くの爬虫類が耐えられる温度よりかなり低い温度でも生存でき、冬眠することでも知られている。気温5〜10℃でも活動し、それより寒くなると冬眠する。彼らは7℃までは通常の活動性を維持可能で、16〜21℃が適温であるが、これはすべての爬虫類の最適温度中最低の部類である。28℃以上になると多くの場合死に至る。ムカシトカゲはトカゲ類より低い代謝率をもつが、それは体温の差に現れている。ムカシトカゲの体温は他のトカゲより低く、トカゲ類がおよそ20℃ぐらいの体温なのに対し、5.2〜11.2℃の範囲である。
成体のムカシトカゲはしばしば体温を上昇させるために日光浴をするが、基本的に地上性・夜行性である。それに対し幼体は樹上性・昼行性であるが、おそらくは成体が幼体を捕食するためであろう。餌は昆虫を初めとする地上性無脊椎動物などだが、海鳥の雛・卵や小型爬虫類なども食べる。森林下層や海岸部に巣穴を掘って生息しているが、海岸部では海鳥の巣に住み着いていることも多い。
ムカシトカゲの脊椎骨は砂時計形で椎体の前後が両方とも凹んだ両凹型である。これは魚類と一部の両生類で一般的な物だが、ムカシトカゲ以外の現生有羊膜類では全く見られない。また、トカゲ類との意外な共通点として、尾椎には自切機能がある。腹肋（腹部にある肋骨様の骨）を持っており、双弓類の祖先的形質だと推測されている。現在これが見られるのはトカゲの一部（ただしほとんどが軟骨）、ワニ、そしてムカシトカゲのみである。腹肋は脊椎や肋骨には結合しない。真の肋骨も非常に興味深く、それぞれの肋骨に鈎状突起（鳥類に見られる、肋骨の後側から飛び出た鈎状の突起）を持つ。ワニ目にも鈎状突起の軟骨化した名残があるが、発達した腹肋と鈎状突起の両方を持つ唯一の四足動物がムカシトカゲである。初期の四足動物では、腹肋と鈎状突起は皮骨や鎖骨と共に、一種の外骨格を形成していたと考えられ、腹部の保護や腸など内臓の保持に役立っていた。これらの解剖学的特徴は、脊椎動物が陸上に進出する以前に、移動様式に関係した構造から進化したのというのがもっとも可能性が高い。また、腹肋は原始的な絶滅両生類や爬虫類の呼吸過程に関係していたのかもしれない。腰帯と肩帯は（他の器官と同様に）内部構造や相対的な大きさでトカゲ類とはだいぶ異なっており、ムカシトカゲがトカゲとは別の生物であることを明確に示している。
ムカシトカゲは現生で最も特殊化していない有羊膜類である。脳や移動方式は両生類に似ており、心臓は他の爬虫類の中で一番原始的である。成体はオスで頭胴長280mm、全長610mm、体重1kgほど。性的二形を示し、メスはオスより小さく体重500gを越えない。背中に並んだトゲは三角形の折り畳まれた柔らかい皮膚で形成されており、メスよりオスで大きく、威嚇やディスプレイの際には逆立つ。メスの腹部はオスに比べてセイヨウナシ形をしている。オスにはカメ・ワニのような陰茎もトカゲ・ヘビのような半陰茎も無いため、ある程度成長した個体でないと性別を確認するのは困難である。ムカシトカゲの体色はオリーブグリーンから茶色や赤橙色まで変異があり、成長に伴っても変化する。脱皮は年一回。
117クーペ同様のFR方式で、デビュー時のエンジンは初代ジェミニ（PF系）ZZ用の1.8LDOHCを1.9LにスケールアップしたDOHC（G200WN）と、117クーペ用のSOHC（G200ZNS）を改良したものを搭載した。G200WNは、見掛けの出力は117クーペに搭載されたG200WEと同じだが、エアフローメーターにホットワイヤを採用（世界初）し、クランク角センサはフォトダイオードを使用した無接触式（世界初）として、ダイアグノーシス（自己診断）機能を有するECU（世界初）で制御されていた。当時はエンジンのパワー競争が行われており、最高出力135ps（グロス値）トルク17kg-mでは不足とされ、1984年6月よりアスカ用エンジンをベースとした2.0L電子制御式ターボ付SOHCをラインナップに追加（1.9L DOHCは受注生産に）、ターボ付モデルは出力180ps、トルク23kg-mを記録した。トランスミッションは、5速MTと4速ATで、ATはアイシンワーナーがトヨタ以外に初めて供給した4速ATであった。シャシ関連は初代ジェミニと同様にゼネラルモーターズ(GM)のTカーを基にしており、サスペンションは前輪がダブルウィッシュボーン＋コイルスプリング、後輪は3リンクリジッド＋コイルで、前後輪共にアンチロールバーが付く。ホイール・アライメントは年式・グレードにより細かく異なり、さらに後輪を5リンクリジッドに変更したハンドリングバイロータス仕様も追加設定された。ステアリングギアボックスは、当初は一部のグレードがバリアブルギアレシオのマニュアルステアリングであったが、後に全車車速感応型パワーステアリング装備となる。ブレーキは、全車のフロントとターボ車のリヤがベンチレーテッドディスクとされた。トルクウェイトレシオ70kg/kgm、パワーウェイトレシオは8.8であった。