Ciało najczęściej jest jaskrawo ubarwione; pokryte jest wapiennymi kolcami i guzkami, między którymi znajdują się są skrzela powłokowe oraz u niektórych gatunków narządy obronne – pedicelarie. Średnica ciała wynosi od kilku mm do 100 cm (w osi ramion).

Otwór gębowy występuje pośrodku tarczy centralnej i jest zwrócony do podłoża (strona oralna); po przeciwnej stronie tarczy (strona aboralna) znajduje się płytka madreporowa (łącząca układ wodny ze środowiskiem zewnętrznym), otwory płciowe oraz otwór odbytowy.

Rozgwiazdy charakteryzują się dużą zdolności do regeneracji; u niektórych gatunków występuje zjawisko autotomii ramion – zdolność do odrzucania i regenerowania ramion.

Układ nerwowy
Układ nerwowy składa się z pierścienia okołogębowego i odchodzących od niego pni nerwowych biegnących wzdłuż każdego z ramion.

Komórki zmysłowe występują w nóżkach ambulakralnych i czułkach znajdujących się na końcach ramion; pełnią funkcję dotyku. U podstawy czułków występują prymitywne oczka, informujące o natężeniu światła.

Układ pokarmowy
Układ pokarmowy składa się z otworu gębowego po oralnej stronie ciała, krótkiego przełyku oraz obszernego żołądka, podzielonego na dwie części – dolną i górną. Cześć dolna może być wysuwana (wynicowana) przez otwór gębowy na zewnątrz oraz wciągana do środka przy udziale specjalnych mięśni. Krótkie jelito tylne zakończone jest u większości gatunków otworem odbytowym po aboralnej stronie ciała.

Układ oddechowy
Narządami oddechowymi rozgwiazd są wyrostki ściany ciała – skrzela powłokowe oraz ściany nóżek ambulakralnych.

Układ krwionośny (hemalny)
Układ krwionośny jest składa się z kanału oralnego (okołoprzełykowego), z odgałęzieniami do nóżek ambulakralnych; kanału aboralnego (w ścianach jelita), z odgałęzieniami do gonad i porozgałęzianego kanału podłużnego.

Układ okołokrwionośny (pseudohemalny)
Układ okołokrwionośny otacza układ krwionośny; składa się z dwóch kanałów okrężnych połączonych zatoką osiową, z licznymi jamami i przestworami międzykomórkowymi. Płyn rozprowadzany jest z udziałem woreczka kurczliwego położonego po stronie aboralnej zatoki osiowej. Układ okołokrwionośny dostarcza substancje odżywcze do układu nerwowego oraz chroni go przez urazami mechanicznymi.

Układ wodny (ambulakralny)
Układ wodny służy rozgwiazdom głównie do poruszania się; pełni także funkcję wydalniczą, oddechową i narządów dotykowych. Rozpoczyna się płytką madreporową z licznymi otworami prowadzącymi do kanału kamiennego, łączącego się z kanałem okrężnym. Od kanału okrężnego odchodzą kanały promieniste z wieloma odgałęzieniami zakończonymi ampułkami. Na zewnątrz z ampułek wychodzą nóżki ambulakralne z przyssawkami. Skurcze ampułek wywołują wtłaczanie wody do nóżki, powodując jej wysunięcie; skurcz mięśni w nóżce wywołuje przepływ wody z powrotem do ampułki, powodując cofnięcie się nóżki.

Układ wydalniczy
Wydalanie zbędnych produktów przemiany materii odbywa się z udziałem amebocytów, krążących w płynie jamy ciała, usuwanych na zewnątrz przez skrzela powłokowe i nóżki ambulakralne.

Układ rozrodczy
Narządy płciowe (gonady) występują po stronie aboralnej ciała. Od gonad odchodzą krótkie przewody płciowe (gonodukty) o ujściach między podstawami ramion.

Pożywienie
Rozgwiazdy są w większości drapieżne; żywią się polipami koralowców, małżami, ślimakami, skorupiakami, innymi szkarłupniami (jeżowcami, strzykwami) oraz rybami. Gatunki drapieżne mają zdolność wynicowania żołądka przez otwór gębowy; obejmują nim zdobycz, która zostaje częściowo nadtrawiona przez enzymy trawienne.

Niektóre gatunki są padlinożerne; część żywi się detrytusem lub planktonem, który zlepiony śluzem przesuwany jest ruchem rzęsek do otworu gębowego.

Rozmnażanie
Większość rozgwiazd jest rozdzielnopłciowa; rozmnażają się płciowo i bezpłciowo przez podział lub wyłącznie płciowo.

Zapłodnienie jest zewnętrzne. Samica produkuje ok. 2,5 mln jaj, z których rozwijają się larwy – wolno pływająca dwurzęsica (bipinnaria), przekształcająca się w ramienicę (brachiolarię), która za pomocą narządu czepnego przytwierdza się do podłoża i rozwija w postać dorosłą.

Gatunki występujące w morzach arktycznych i na większych głębokościach składają małą liczbę jaj; w ich cyklu rozwojowym nie występują larwy.

Opieka nad potomstwem występuje u kilku gatunków – samice noszą zapłodnione jaja przyczepione po stronie aboralnej ciała; przetrzymują je w górnej części żołądka lub przytwierdzają je do podłoża.