צורתם מזכירה גליל מוארך בעל קוצים או בליטות (מכאן שמם). לרוב נמצא אותם בשוניות סלעיות מהמים הרדודים ועד לעומקים של אלפי מטרים. במים הרדודים, בעלי חיים אלו מסתתרים במהלך היום בסביבות הנסתרות של השונית: כוכים, נקיקים ומתחת לאבנים, כשבשעות הדמדומים ולאחר החשיכה הם יוצאים ממחבואם לאכול.
תזונתם מתבססת על רקבובית וחלקיקי חומרים אורגניים אחרים המצויים בין גרגירי החול. זרועות מיוחדות הנמצאות סביב הפה מסייעות בהכנסת החול פנימה, שם החומר האורגני מעוכל בעוד שגרגירי החול נפלטים החוצה בצורת שרשרת גללים דמויי נקניק. לעיתים קרובות ניתן לראות שרשראות של גללי חול בבורות שפל ולגונות בהן הים רגוע. חלק מהמינים החיים בעומק מלקטים חלקיקי מזון הישר מהמים, ולהם זרועות פה המותאמות במיוחד לכך.
למרות תנועתם האיטית, והיעדר הגנה חיצונית כמו קונכייה, מלפפוני ים כמעט ואינם נטרפים, וזאת בזכות מספר מנגנוני הגנה ייחודיים שהעיקרי שבהם הוא "חוטי קובייה" (Cuvier’s tubules): בעת סכנה מלפפון ים מפריש למים חוטים לבנים ודביקים, וטורף פוטנציאלי עלול להילכד במעטפת הסבוכה שהחוטים יוצרים. אמצעי הגנה נוסף הוא פליטת איברים פנימיים ליצירת הסחה לטורפים – בדומה לניתוק הזנב על ידי לטאות. לאחר הפליטה, המלפפון זקוק לזמן התאוששות ממושך בכדי לגדל מחדש את האיברים החסרים ולחזור לתפקוד.
כמו מרבית חסרי החוליות הימיים, גם מלפפוני ים מתרבים ע"י שחרור תאי מין (זרע וביצית) למים, שם מתרחשת ההפרייה וההתפתחות העוברית. לאחר מספר שלבי התפתחות, הפגית (לרווה) מתיישבת על הקרקעית והופכת למלפפון צעיר.
ברחבי העולם תועדו עד היום כ- 1200 מינים של מלפפוני ים, מתוכם כ-30 נמצאים בישראל (רובם במפרץ אילת).
מאפיין שיש לרוב קווצי העור הינו יכולות רגנרציה מרשימות, כלומר חידוש של רקמה, איברים וגפיים וכן "סימטריה מחומשת" בגוף.
