海星的幼蟲期，常因環境的不穩定，例如海水鹽度和溫度的劇烈變化，而影響了胚胎發育，有了不同的腕數。海岸邊及淺水區的環境比深海不穩定，例如退潮時遇到酷熱、寒流或暴雨，都會造成潮間帶及淺水區海水鹽度和溫度的劇烈變化，造成同一種海星的腕數有了差異。深海的鹽度和溫度較穩定，海星腕的數目較穩定。

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海星的體型大多是五角形、五星形或多腕的星形。身體中央為一個體盤，有些海星腕足發達，體盤變得不明顯。從體盤向外伸出5隻或5隻以上的腕足。體盤與腕足之間並沒有明顯的界限，這點和蛇尾類(陽隧足)有很大的區別，陽隧足的體盤就很明顯。海星的顏色一般為紅色、橘色、藍色、紫色、綠色、褐色，或由這些顏色搭配組合而成，體色鮮艷，是非常吸引人的大型海洋無脊椎動物。同種海星，顏色也常隨著棲息環境的變化，而有不同顏色，例如：珊瑚礁海域的藍指海星及台灣東北角海域的花冠海燕等，雖然在同一生態環境生活，但身體的顏色差異頗大。

大多數海星有5隻腕足，但有些種類具有5~9隻腕足，例如：尖棘篩海盤車。少部份種類有10隻以上的腕足，例如：棘冠海星的腕足大多在10~20隻之間，但最高記錄是64隻。北美的太陽海星，腕足大多在10~20隻之間，但也有高達40隻的記錄。海星的體型直徑大多在5~20公分之間，但有些小型種的體型在2公分以下，例如：南台灣的擬淺盤步海燕，直齒海燕，及澎湖的刺腕蠍海燕。有些海星的直徑幾乎達到1公尺，例如：北美太平洋沿岸的海盤車海星。

有些海星的腕足細長，身體幾乎完全被腕足佔據，體盤已變得非常小，而且不明顯，例如：蛇星科及海盤車科的大多數種類。有些則腕足幾乎退化消失，只剩龐大的體盤，例如：麵包海星。海星的身體分為口面及反口面，貼在海底那一面稱為口面，長有嘴巴，嘴巴長在體盤口面的中央；相對的一面稱為反口面，長有肛門。從嘴巴向每隻腕足伸出一條凹陷的溝，稱為步帶溝，溝內有2列或4列的管足，管足是海星的運動器官。步帶溝的兩側有許多可以活動的棘刺保護，在危險時，步帶溝可以閉合起來，用兩旁棘刺向上或向兩側伸出，保護裡面的管足及肉質組織。

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海星沒有特化的眼睛，但每一隻腕足的末端有一到數個較特化的長管足，有感覺的功能，對光線、食物和其他化學物質的反應較靈敏。這種管足的末端或基部附近常有一個紅色的眼點，可能是海星對光線的重要感覺區。