Los trilobites son artrópodos extintos, y son fósiles más característicos del Paleozoico (antigua «Era Primaria»).
Aparecieron en el Cámbrico (hace 540 millones de años) y durante el Ordovícico alcanzaron su máxima diversidad, ocupando casi todos los nichos ecológicos marinos. A partir del Silúrico presentaron pocos cambios, hasta que en el Devónico sufrieron una importante reducción debido a una extinción masiva.
Los últimos trilobites desaparecieron durante la extinción masiva del Pérmico-Triásico, hace unos 250 millones de años. Por tanto, su presencia en la Tierra se prolongó durante casi 300 millones de años.
Los restos fósiles de trilobites son tan abundantes y han sido tan profundamente estudiados, que probablemente sean el grupo de animales extintos más conocido. Inicialmente se consideraron antepasados de los crustáceos o incluso de todos los artrópodos (ya que fueron los primeros en aparecer en el registro fósil). Hoy se les considera como un grupo independiente.