ไทรโลไบต์จำนวนมากที่มีตา และมีหนวดที่อาจมีไว้ใช้รับรสและดมกลิ่น ไทรโลไบต์บางกลุ่มไม่มีตาอาจเนื่องมาจากอาศัยอยู่ในทะเลลึกที่แสงส่องไปไม่ถึง ขณะที่ไทรโลไบต์อื่นๆอย่าง “ฟาคอพส์ รานา” มีดวงตาขนาดใหญ่ใช้มองเห็นได้ดีในน้ำที่เต็มไปด้วยนักล่า

หนวด

คู่ของหนวดในไทรโลไบต์ทั้งหมด (แต่พบเป็นซากดึกดำบรรพ์ได้น้อย) มีความยืดหยุ่นสูงที่สามารถหดกลับได้ในช่วงที่ไทรโลไบต์ขดงอลำตัว หนวดของไทรโลไบต์ก็อาจจะหมือนกับหนวดของอาร์โธพอดในปัจจุบันที่ใช้ในการสัมผัสรู้สึกถึงการไหลของน้ำ ความร้อน เสียง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกลิ่นหรือรส

ตา

แม้ว่าไทรโลไบต์รุ่นแรกสุดจะมีดวงตาที่ซับซ้อน เป็นตาประกอบ เลนส์ทั้งหลายเกิดจากแร่แคลไซต์ และถือว่าเป็นลักษณะเฉพาะของตาไทรโลไบต์ทั้งหลาย นี้ทำให้เชื่อมั่นได้ว่าตาของอาร์โธพอดและอาจรวมถึงสัตว์อื่นๆได้พัฒนาขึ้นแล้วมาตั้งแต่เริ่มยุคแคมเบรียน การปรับปรุงสายตาทั้งของนักล่าและเหยื่อในสภาพแวดล้อมทะเลอาจเป็นหนึ่งที่ทำให้เกิดวิวัฒนาการต่อไปอย่างรวดเร็วเป็นรูปแบบใหม่ๆอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ช่วงของการเกิดการแตกแขนงวิวัฒนาการครั้งใหญ่ในยุคแคมเบรียน

ดวงตาของไทรโลไบต์เป็นลักษณะเฉพาะของตาประกอบ เลนส์ตาแต่ละอันเป็นแท่งปริสซึมรูปรี จำนวนเลนส์ของดวงตาแต่ละดวงมีความแปรผัน ไทรโลไบต์บางชนิดมีเพียงเลนส์เดียวขณะที่บางชนิดมีเป็นพันๆเลนส์ ในตาประกอบนี้เลนส์มีการเรียงตัวเป็นรูปหกเหลี่ยม[4] ซากดึกดำบรรพ์ของตาไทรโลไบต์มีความสมบูรณ์และจำนวนมากเพียงพอที่จะศึกษาในเชิงวิวัฒนาการตลอดช่วงเวลา ซึ่งสามารถชดเชยการขาดหายไปของส่วนที่เป็นเนื้อเยื่ออ่อนนิ่มด้านใน

เลนส์ของตาไทรโลไบต์ทำขึ้นจากแร่แคลไซต์ (แคลเซี่ยมคาร์บอเนต CaCO3) แคลไซต์บริสุทธิมีความโปร่งใสและไทรโลไบต์บางกลุ่มได้มีการเรียงเลนส์ใสๆทั้งหลายในทางผลึกศาสตร์ในดวงตาแต่ละดวงของมัน ลักษณะดังกล่าวนี้แตกต่างไปจากอาร์โธพอดอื่นๆที่มีดวงตาที่เกิดจากสารไคตินอ่อนนุ่ม

แท่งเลนส์ที่กระด้างของแร่แคลไซต์ในดวงตาของไทรโลไบต์หนึ่งๆควรจะไม่สามารถปรับเปลี่ยนระยะชัดเหมือนเลนส์ตาอ่อนๆอย่างของมนุษย์ อย่างไรก็ตามในไทรโลไบต์บางชนิดจะดวงตามีโครงสร้างแท่งเลนส์เป็นแบบแท่งเลนส์คู่ที่มีผิวเลนส์ต่างระดับกันทำให้เกิดความชัดต่างระดับได้ ซึ่งก็ได้มีการค้นพบเพิ่มเติมอีกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส (เรเน่ เดสการ์ต) และนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ (คริสเตียน ฮุยเจนส์) หลายปีต่อมา มีสัตว์ปัจจุบันชนิดหนึ่งที่มีลักษณะเลนส์ตาคล้ายกันนี้คือในตาของดาวทะเล (บริตเทิลสตาร์ โอฟิโอโคมา เวนด์ติไอ) ในไทรโลไบต์กลุ่มอื่นๆที่เลนส์แบบฮุยเจนส์ดูเหมือนจะขาดหายไป เลนส์ที่มีดัชนีเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องก่อให้เกิดดัชนีหักเหของแสงที่เปลี่ยนแปลงไปตามแนวแกนศูนย์กลาง

ตาแบบโฮโลโครอัลประกอบไปด้วยเลนส์จำนวนมาก (อาจมากกว่า 15,000 ชิ้น) ขนาดเล็ก (30-100 ไมครอน พบขนาดมากกว่า 100 ไมครอนน้อยมาก) เลนส์ทั้งหลายมีรูปทรงหกเหลี่ยมอยู่ชิดติดกันแน่นซึ่งกันและกันโดยมีแผ่นคอร์เนียแผ่นหนึ่งปกคลุมเลนส์ทั้งหมด ตาแบบโฮโลโครอัลไม่มีตาขาว (sclera) อย่างที่พบเป็นแผ่นผนังสีขาวปกคลุมดวงตาของอาร์โธพอดปัจจุบันทั้งหมด ตาแบบโฮโลโครอัลมีลักษณะเก่าแก่โบราณของไทรโลไบต์และพบได้ทั่วไปในไทรโลไบต์เกือบทุกอันดับ จนถึงปัจจุบันเรารู้จักประวัติความเป็นมาของดวงตาแบบโฮโลโครอัลเพียงเล็กน้อย ด้วยไทรโลไบต์ยุคแคมเบรียนตอนต้นและตอนกลางพบลักษณะผิวดวงตาถูกเก็บรักษาไว้ได้ยาก[5]

ตาแบบชิสโซโครอัลปรกตอแล้วจะประกอบไปด้วยเลนส์จำนวนน้อยกว่า (ประมาณ 700 ชิ้น) มีเลนส์ขนาดใหญ่กว่าตาแบบโฮโลโครอัลและพบได้เฉพาะในไทรโลไบต์ฟาคอบพิดา เลนส์ต่างๆแยกออกจากกันและเลนส์แต่ละเลนส์จะมีแผ่นคอร์เนียเฉพาะของมันเองซึ่งแผ่ขยายออกเข้าไปในแผ่นผนังสีขาวที่ค่อนข้างใหญ่ ตาแบบชิสโซโครอัลพัฒนาขึ้นอย่างทันทีทันใดในช่วงต้นยุคดีโวเนียนและเชื่อว่าวิวัฒนาการมาจากตาแบบโฮโลโครอัลที่เก่าแก่โบราณกว่า พื้นที่การมองเห็น ตำแหน่งที่ตั้งของดวงตา และพัฒนาการที่ควบคู่กันไปของกลไกลการปรับทิศทางที่มีประสิทธิภาพชี้ให้เห็นว่าเป็นระบบดวงตาของระบบการเตือนป้องกันตัวเบื้องต้นมากกว่าจะเป็นเครื่องช่วยโดยตรงในการหาอาหาร ตาของสัตว์ปัจจุบันที่ทำหน้าที่ใกล้เคียงกับตาแบบชิสโซโครอัลคือตาของแมลงชนิด “ซีนอส เพคกิไอ”

ตาแบบอะบาโธโครอัลประกอบไปด้วยเลนส์ขนาดเล็กประมาณ 70 เลนส์และพบได้เฉพาะในกลุ่มของอีโอดิสซินาในยุคแคมเบรียน เลนส์แต่ละเลนส์พบแยกออกจากกันและมีแผ่นคอร์เนียปกคลุมเฉพาะเลนส์ๆนั้น แผ่นผนังห่อหุ้มดวงตาสีขาวแยกตัวออกจากแผ่นคอร์เนียและจะไม่แผ่ขยายลงไปลึกเหมือนที่พบในตาแบบชิสโซโครอัล [6]

‘’’การบอดของดวงตาแบบทุติยภูมิ’’’ เป็นสิ่งที่เกิดได้อย่างปรกติธรรมดา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มของไทรโลไบต์ที่มีอายุยืนยาวอย่างเช่นแอกโนสติดาและไทรนิวคลิโออิดี มีการศึกษาอย่างดีถึงดวงตาของไทรโลไบต์พวกโปรเอตทิดา ฟาคอพปินา และโทรพิโดโคริบพินีพบว่ามีการลดขนาดของดวงตาลงอย่างต่อเนื่องระหว่างชนิดที่ใกล้ชิดสัมพันธ์กันที่ท้ายที่สุดแล้วก็นำไปสู่ดวงตาที่บอด[6]

โครงสร้างอื่นๆอีกหลายโครงสร้างของไทรโลไบต์ที่ถูกอธิบายว่าเป็นอวัยวะรับแสง[6] สิ่งที่น่าสนใจเป็นการเฉพาะคือพื้นที่เล็กๆของแผ่นคิวติเคิลบางๆทางด้านใต้ของไฮโปสโตม (มาคิวลา) ของไทรโลไบต์บางชนิดที่เข้าใจได้ว่าเป็นโครงสร้างดวงตาง่ายๆอยู่ตรงกลางลำตัวที่สามารถแยกแยะกลางวันและกลางคืนออกจากกันได้หรือทำให้ไทรโลไบต์นั้นสามารถตรวจจับทิศทางขณะว่ายน้ำขึ้นลงหรือเลี้ยวซ้ายขวาได้ [7]

หลุมประสาทรู้สึก

มีโปรโซปอนหลายรูปแบบที่เข้าใจว่าเป็นอวัยวะรับความรู้สึกทางเคมีและสัญญานสั่นไหว ดังเช่นการเชื่อมต่อระหว่างขอบที่เป็นหลุมขนาดใหญ่บนเซฟารอนของไทรโลไบต์กลุ่มฮาร์เปตทิดาและไทรนิวคลีโออิดีซึ่งเป็นไทรโลไบต์ที่ไม่มีดวงตาหรือมีดวงตาขนาดเล็กทำให้เป็นไปได้ว่าขอบที่ว่านี้ทำหน้าที่เหมือนดัง ”หูประกอบ” [6]