Тіло мало сегментоване з нечітко відокремленою головою, у більшості видів довжиною 0,3—0,5 мм, деякі можуть сягати 1,2 мм, двобічно-симетричне, більш-менш циліндричне з 4 парами нерозчленованих кінцівок. Органів дихання і кровообігу немає. Травна система наскрізна. Центральна нервова система (артропоїдного типу) складається з надглоткового і 5 черевних гангліїв. Порожнина тіла — міксоцель, заповнений гемолімфою, в якій є клітини, наповнені запасними поживними речовинами.
Особливістю будови тіла тихоходів є постійний клітинний склад окремих тканин та органів, зокрема покривів, м'язів та середньої кишки, які в певних видів складаються з точно відомої кількості клітин, сталої протягом усього життя тварин.
Розмноження статеве, відомий також партеногенез. Розвиток прямий, супроводиться линянням. Рослиноїдні.
Здатні витримувати тривале (протягом кількох років) висихання: висушені тихоходи короткий час можуть витримувати температури від -271 °C до +150 °C. Здатні виживати в безповітряному просторі й переносити опромінення радіацією в тисячу разів більше, ніж людина (570000 рентген). У стані анабіозу можуть перебувати досить довгий час — 120 років.
Дослідження на Міжнародній космічній станції показали, що представники двох видів (Richtersius coronifer та Milnesium tardigradum) вижили під час 10-иденного перебування без захисту у відкритому космосі, за що отримали звання найвитриваліших тварин на Землі.[1] На думку астрофізиків, тардигради мають найвищі шанси на виживання у випадку астрофізичної катастрофи.[2]
Тихоходи також широко поширені в найбільш екстремальних умовах на планеті - в Антарктиці. Тут регулярно відкривають нові для науки види цих істот. Зокрема, в районі розташування Української Антарктичної станції "Академік Вернадський" в гніздовому матеріалі домініканських мартинів знайдено два нові види - Bryodelphax olszanowskii sp. nov. та Diphascon puchalskii sp. nov. Отже ці організми добре адаптовані до переносу птахами[3][4].
Відомо близько 1000 видів. Поширені у прісних і морських водоймах, у ґрунті, на суші в скупченнях крапельної вологи тощо. В Україні — 70 видів і підвидів.
