Los trilobites forman un grupo de invertebrados marinos muy diverso de la era Paleozoica. Los primeros trilobites presentes en el registro fósil datan de hace 526 millones de años, a comienzos del periodo Cámbrico. En ese momento, el grupo de los trilobites ya se ha diversificado y extendido por todo el mundo, por lo que se supone que su origen es mucho más antiguo, y quizá se remonte a hace más de 700 millones de años, aunque los restos de esos trilobites ancestrales no se han encontrado.

A finales del periodo Cámbrico, hace unos 488 millones de años, se produjo la primera extinción masiva de trilobites, probablemente debida al descenso de las temperaturas y de los niveles de oxígeno en los océanos, o a la proliferación de los cefalópodos nautiloideos carnívoros, principales depredadores de los trilobites. Los trilobites volvieron a florecer en el siguiente periodo, el Ordovícico, hace entre 488 y 444 millones de años. Durante el periodo Devónico, hace unos 400 millones de años, comenzó su declive; los últimos trilobites, habitantes de arrecifes en aguas someras, se extinguieron al final del periodo Pérmico, hace unos 250 millones de años, debido al descenso del nivel del mar. A lo largo de su historia evolutiva, los trilobites fueron un grupo muy diverso, con más de 17.000 especies descritas. Sus fósiles son muy abundantes, dado que se encuentran entre los primeros animales dotados de un caparazón mineralizado y que, como todos los artrópodos, mudaban este caparazón muchas veces a lo largo de su vida. Son tan abundantes que muchos periodos geológicos se definen por la presencia de determinadas especies de trilobites, y el estudio de la distribución de los trilobites ha contribuido al conocimiento de la geografía de los océanos y continentes a lo largo del tiempo.

Todos los trilobites eran animales marinos. Su gran diversidad les permitió ocupar todos los nichos ecológicos, desde la costa hasta mar adentro, y desde la superficie hasta las profundidades abisales. Había especies depredadoras, carroñeras, filtradoras… Los restos fósiles de trilobites van desde ejemplares completos hasta fragmentos de caparazones procedentes de las mudas. También se han encontrado tres tipos de huellas dejadas por los trilobites en su desplazamiento: las llamadas Rusophycus, dejadas por animales en reposo, Diplichnites, producidas por trilobites desplazándose por el fondo marino, y Cruziana, excavaciones en el sedimento realizadas por animales en busca de alimento.

Los primeros estudios científicos de los trilobites se remontan a finales del siglo XVII y principios del XVIII, con los dibujos del naturalista galés Edward Lhuyd. En 1754, el sacerdote español José Torrubia los clasificó como cangrejos fósiles. En 1771, el alemán Johann Ernst Immanuel Walch acuñó el término trilobites, alusivo a los tres lóbulos longitudinales en los que se divide el cuerpo de estos animales. Pero estos fósiles, por su abundancia y diversidad de formas y tamaños, son también muy populares entre los coleccionistas desde tiempos muy remotos. En la Borgoña (Francia), se ha encontrado un trilobites utilizado como amuleto en un refugio prehistórico del Magdaleniense (15.000 años a.C.) en la llamada Cueva del Trilobites.