Skelett
„Gehäuse“
Das Skelett von Seeigeln besteht aus Kalziumkarbonat („kohlensaurer Kalk“, CaCO3) in der Modifikation Calcit. Der Teil des Skelettes, der die inneren Weichteile schützend umschließt, wird zwar oft als „Gehäuse“ oder „Schale“ bezeichnet, jedoch liegt dieses Gehäuse, anders als das Kalkgehäuse von Schnecken oder die Klappen von Muscheln, unterhalb der dünnen Epidermis. Deshalb handelt es sich, im Gegensatz zu den Gehäusen und Schalen der meisten anderen wirbellosen Tiere, um ein Kalk-Innenskelett.
Das Gehäuse der regulären Seeigel („Regularia“), die die typischen langstacheligen Formen stellen, zeichnet sich durch eine regelmäßige fünfzählige (pentamere) Radialsymmetrie aus. Je nach Art kann es fast kugelförmig oder deutlich ellipsoid abgeplattet sein. Es besteht im Wesentlichen aus 5 Doppelreihen von Ambulakralplatten (Ambulacralia) und 5 Doppelreihen von Interambulakralplatten (Interambulacralia). Die einzelnen Gehäuseplatten, bei denen es sich um Calcit-Einkristalle handelt, haben jeweils die Form unregelmäßiger Fünf- oder Sechsecke. Die Ambulakralplatten sind kleiner als die Interambulakralplatten und enthalten kleine Löcher (Ambulakralporen), durch die die inneren Anteile der Ambulakralfüßchen hindurchtreten. Sowohl Ambulakral- als auch Interambulakralplatten tragen runde Gelenkhöcker („Warzen“), die als Lager für die Stacheln dienen.
Die als irreguläre Seeigel (Irregularia) zusammengefassten Formen, zu denen unter anderem die Sanddollars und die Herzigel gehören, unterscheiden sich sehr von den regulären Seeigeln. Ihr Skelett ist oft abgeflacht (extrem bei den Sanddollars) und nicht radialsymmetrisch, sondern bilateralsymmetrisch, wenngleich die ursprüngliche Pentamerie noch erkennbar ist. Es gibt bei diesen Vertretern somit ein Vorne und Hinten sowie ein Links und Rechts, und die Fortbewegung findet immer mit einer Tendenz nach vorne statt. Stacheln sind in ihrer Größe stark reduziert, nicht aber in ihrer Anzahl, sodass das Stachelkleid entfernt an ein Haarkleid erinnert. Diese Unterschiede im Körperbau sind als Anpassung an eine grabende Lebensweise entstanden.
Stacheln
Die Stacheln der Seeigel bestehen ebenfalls aus Calcit und liegen zumeist ebenfalls unterhalb der Epidermis. Sie sitzen auf kleinen Gelenkhöckern und sind durch Muskeln in alle Richtungen beweglich. Die Ausbildung der Stacheln, ihre Größe und Funktion können je nach Art sehr unterschiedlich sein. Bei den regulären Seeigeln werden drei Haupttypen unterschieden, bei den irregulären gar zehn bis zwölf. Die Stacheln dienen vor allem zum Schutz vor Räubern wie Seesternen, großen Schnecken und Fischen und können bei einigen Arten beim Stechen sogar Gift abgeben. Besonders giftig sind die Lederseeigel (Feuerseeigel). Es gibt Seeigel, die sich mit ihren Stacheln in Hartsubstrate wie Korallenriffe und Felsen einbohren. Manche irreguläre Seeigel holen mit den Stacheln Nahrung heran. Bewohner weicher Böden benutzen ihre Stacheln auch zur Fortbewegung.
Tritt ein Mensch auf einen Stachel, bricht dieser unter Umständen ab und bleibt im Fuß stecken, was zu schmerzhaften eitrigen Entzündungen führen kann. Zudem sind die Stacheln einiger Arten schwierig zu entfernen.
Pedicellarien
Pedicellarien sind kleine zangenförmige, evolutiv aus Stacheln hervorgegangene Anhänge. Ihre Funktion besteht darin, die Oberfläche des Seeigels zu reinigen und Parasiten zu entfernen. Einige der Pedicellarien verfügen über Giftdrüsen.
Periprokt (und Peristom)
Der Bereich um die Afteröffnung wird bei Seeigeln aus mehreren, unregelmäßig angeordneten Kalkplatten gebildet und als Analfeld oder Periprokt bezeichnet. Bei den radialsymmetrischen regulären Seeigeln befindet sich das Analfeld zentral auf der Oberseite des Gehäuses, gegenüber der Mundöffnung (Peristom), die zentral auf der Unterseite liegt.
Bei den bilateralsymmetrischen irregulären Seeigeln markiert das Periprokt hingegen das hintere Ende des Gehäuses. Meist weist es direkt nach hinten, aber bei einigen Formen liegt es sogar im hinteren Bereich der Gehäuseunterseite. Das Peristom liegt bei irregulären Seeigeln nicht zentral auf der Unterseite, sondern ist nach vorn versetzt.
Mundapparat
Zum Zerkleinern ihrer Nahrung wie Seetang oder Aas besitzen die regulären Seeigel einen speziellen, komplex aufgebauten Kieferapparat mit calcitischen Hartteilen, die Laterne des Aristoteles. Bei den irregulären Seeigeln ist dieser Kieferapparat entweder teilweise oder vollständig reduziert.
Ambulakralsystem
Der Innenraum der Seeigel ist durch eine Reihe schlauchförmiger, flüssigkeitsgefüllter Hohlräume – das Ambulakralsystem – gegliedert. Allen Seeigeln (und auch Seesternen) gemeinsam sind die Ambulakralfüßchen, dünne schlauchartige Fortsätze, deren innere Anteile Ausstülpungen des Ambulakralsystems und deren äußere Anteile Ausstülpungen der Epidermis sind. Sie können durch Veränderung des Druckes der in den inneren Anteilen enthaltenen Flüssigkeit (Hämolymphe) bewegt werden, enden meistens in einer kleinen epidermalen Saugscheibe und werden unter anderem zur Fortbewegung, Befestigung am Untergrund oder zum Transport von Nahrungspartikeln zum Mund benutzt.
