棘魚的身體呈梭形，身體一般都較小，長不超過20厘米，只有極個別的可達2米長。背上有一個或兩個背鰭，一個臀鰭和一個強有力的歪形尾鰭。尾鰭的下葉寬而長，表明它們是游泳能手。棘魚的最大特徵是在胸鰭和腹鰭之間有一組中間鰭，多達五對，少則一對。每個鰭的前面均有一個很硬的棒狀棘，其根部深深扎入體內，後面通常有一凹槽，能摺疊的鰭蹼的前部就鑲嵌在此，但中間鰭棘的後面沒有鰭蹼。棘魚的鰭不僅在形狀和位置與現代魚類的相似，而且在內部結構也相似，所不同者就是在腹鰭、臀鰭和尾鰭下葉的鰭蹼上有成行排列的鱗。鰭前的棒狀棘只是一個鱗片變形後而形成的。
關於鰭前面棘的功能和作用，歷來就有爭論，這種看法認為，它起分水作用。當它游累下沉到水底時，可以用它固定住身體稍事休息一下。也有的學者認為，它是一種防身武器，因它們身上的棘又硬又長並深深紮根在體內，這樣與它們同時代生存而又貪食的鯊魚就不敢輕易向它發起進攻，而敬而遠之。就是偶爾個別被咬死，也很難吞咽下去。當然，例外的事也不是沒有的，人們在生活同時代的古鱈魚的體腔內，也曾發現過一條保存相當完好的棘魚化石就是一例。
棘魚身體上披有小而帶尖的鱗，跟現代鯊魚的差不多。這種鱗不是迭瓦狀排列而是一個挨一個的有規律排列行。它的腹面沒有空腔。鱗一開始就在身體上出現了，隨著魚體的生長鱗也生長，到了一定程度也就不長了。但是，在魚體的一些部位在幼魚時是沒有鱗的，直到長大以後才長出鱗來。
棘魚的頭頗像現代魚類，窄而高，頭和鰓骨是分開的，嘴長在頭的前端。一對非常小的鼻孔相距較近，位於嘴的上方。眼睛很大，長在頭的前側，在它的外面沿著眼眶有五塊骨片，它不僅是用來保護眼睛不受損傷，而且可能有了它才不致使眼球從眼眶內掉出來。棘魚的嘴很小，上下頜上均有很尖的牙齒。不過，它們不是長在齒槽內，而是與頜骨癒合在一起。在左右兩側下頜前端接縫處的牙齒呈環狀，它是用結締組織與下頜連在一起的。在早期種類的頭上骨片數目較多，鰓部的骨片往往很大。到了晚期這種骨片數目就大大減少了，僅僅在頭部側線感覺溝附近殘留一些。
棘魚這一大的家族，雖然在地球的歷史上出現較早，但它們似乎從來就沒有興旺過，這可能與它們的生活環境有關。這一個家族的所有成員從沒有離開過大海到內陸的江河湖泊去闖一番，這也許就是它們沒有興旺發達的根本原因。棘魚通常生活在水的中層和表層，過著自由自在的生活。有些種類雖然身上也有較厚的鱗，常常在水底停留，但它從沒有形成背腹扁平的底棲種類。棘魚有鰾，能幫助它在水中沉浮。它們有很大的眼睛和多尖的牙齒表明它們是以捕食其它動物的幼體為生。除個別者外，絕大多數不是貪食者。它們可能整天都張著小嘴在水中游來游去去捕捉小的食物，以填飽肚皮。
在漫長的歲月里，它們也曾發生過不少變化，首先是身上骨片的厚度和大小明顯減退，位於胸腹鰭之間的中間棘退掉了，副鰓蓋骨消失了。所有這些變化都是為了改善和增強它們的游泳能力，擴大活動範圍和增加捕到更多食物的機會。
棘魚化石在世界各地均有發現。在我國廣大地區內均找到過它們的化石，多為分散的棘、鱗片和牙齒，沒有一條完整的，相信經過努力會發現的。
