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Las estrellas de mar (propiamente llamadas estrellas de mar) son cualquier equinodermo perteneciente a la clase Asteroidea. Los nombres «estrella de mar» y «estrella de mar» también se utilizan en un sentido más amplio para incluir las estrellas frágiles estrechamente relacionadas, que constituyen la clase Ophiuroidea. Las estrellas de mar presentan una simetría superficialmente radial. Suelen tener cinco o más «brazos» que irradian desde un disco indistinto (simetría pentaradial). Sin embargo, se cree que los ancestros evolutivos de los equinodermos tenían simetría bilateral. Las estrellas de mar muestran algunos restos superficiales de esta estructura corporal, evidentes en sus formas larvarias de plúteo.
Las estrellas de mar no dependen de un esqueleto articulado y móvil para su apoyo y locomoción (aunque están protegidas por su esqueleto), sino que poseen un sistema vascular acuático hidráulico que ayuda a la locomoción. El sistema vascular acuático tiene muchas proyecciones llamadas pies tubulares en la cara ventral de los brazos de la estrella de mar que funcionan en la locomoción y ayudan a la alimentación. Las estrellas de mar suelen cazar animales con concha, como ostras y almejas. Tienen dos estómagos. Uno de ellos se utiliza para la digestión y el otro puede extenderse hacia fuera para engullir y digerir la presa. Esta característica permite a la estrella de mar cazar presas mucho más grandes de lo que le permitiría su boca. Las estrellas de mar son capaces de regenerar los brazos perdidos. Se puede regenerar una nueva estrella de mar a partir de un solo brazo unido a una parte del disco central.
Las estrellas de mar están compuestas por un disco central del que brotan brazos en simetría pentaradial. La mayoría de las estrellas de mar tienen 5 brazos, pero algunas tienen más o menos. Algunas estrellas de mar han mostrado diferentes números de extremidades dentro de una misma especie. La boca se encuentra debajo de la estrella de mar, en su superficie ventral. La superficie superior espinosa se denomina superficie aboral o dorsal. En la superficie aboral hay una estructura llamada madreporita, una pequeña mancha blanca situada ligeramente fuera del centro del disco central que actúa como filtro de agua y suministra agua al sistema vascular acuático de la estrella de mar. Los Porcellanasteridae emplean órganos cribiformes adicionales que sirven para generar corriente en las madrigueras que hacen estas estrellas de mar infaunales. Aunque tienen su propio plan corporal básico, las estrellas de mar presentan diversas formas y colores, y la morfología difiere entre cada especie. Una estrella de mar puede tener densas filas de espinas como medio de protección, o puede no tener ninguna. Van desde las estrellas casi pentagonales hasta las graciosas como las del género Zoroaster.
La cavidad corporal también contiene el sistema vascular acuático que hace funcionar los pies tubulares, y el sistema circulatorio, también llamado sistema hemal. Los canales hemales forman anillos alrededor de la boca (el anillo hemal oral), más cerca de la parte superior de la estrella de mar y alrededor del sistema digestivo (el anillo hemal gástrico). Una porción de la cavidad corporal llamada seno axial conecta los tres anillos. Cada raya tiene también canales hemales que discurren junto a las gónadas.