Asaphus expansus robustus，产于俄罗斯，奥陶纪
许多三叶虫有眼睛，它们还有可能用来作味觉和嗅觉器官的触角。有些三叶虫是瞎的，可能它们居住在非常深的海底，那里没有光，因此用不着眼睛。有些(比如蛙形镜眼虫Phacops rana)有很大的眼睛。
三叶虫的眼睛是由方解石(碳酸钙，CaCO3)组成的
纯的方解石是透明的，有些三叶虫使用单晶的、透明的方解石来组成其每只眼睛的透镜。这与大多数其他节肢动物不同，大多数节肢动物使用软透镜的、由甲壳素组成的眼睛。三叶虫坚固的方解石透镜无法像人的软晶状体的眼睛那样来调节焦距。但是有些三叶虫的方解石组成一个内部的、复合结构，这个结构可以降低球差，同时提供极好的景深。在今天生存的动物中蛇尾海星Ophiocoma wendtii使用类似的透镜。
典型的三叶虫眼睛是复眼，每个透镜都是一个拉长的棱镜。每只复眼内的透镜数不等，有些只有一个，有些可达上千。在这样的复眼中其透镜一般排列为六边形。
发育
从卵中孵化出来的幼虫被称为原甲期(protaspid)，在这个阶段里所有环全部融合在一起形成一个单一的盔甲。在此后的生长期里在每次蜕皮时在尾部前会增加新的胸部环。此后在蜕皮时环的数目不再增加。对三叶虫的幼虫阶段人们的认识很丰富，它们为研究三叶虫之间的亲缘关系提供了非常重要的帮助。
术语
在描述不同属的区别时，头部不同部位的存在、大小和形状特别重要。
图1显示头部的大约形态。面部是头鞍(glabella)两边的侧叶。三叶虫蜕皮或者死后其活动颊(librigena)往往会分开，暴露其头盖(cranidium)，图2显示了头部更细致的结构。
图1—头部的结构
图2—头部的细致结构
Cyphaspis tafilalet，产于摩洛哥，泥盆纪
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