在曾經轟動一時的電影《阿凡達》中，最令人驚訝的是人類控制的巨大「外骨骼」機械設備。在影片中他們被稱為「移動擴增平台裝甲」（簡稱為「amp」）。當人們穿上amp套裝時，手臂活動傳遞的amp套裝的力量增加了百倍，使人們成為不可戰勝的「大力士」。這種出現在科幻電影和小說中的外骨骼，顯然是現代仿生學的一個內容。那麼，動物中有原型嗎？這應該從「肉包骨」或「骨包肉」的問題開始說起。
乍一看，很多人會覺得這個問題很有趣。當然，動物當然都是肉包著骨。無論是幾十噸重的巨鯨，還是只有10克重的小老鼠，無論是在河裡游泳的魚，還是在天空飛翔的鳥，無論它有多強壯，它仍然由骨頭支撐。然而，以上動物都是脊椎動物。脊椎動物的外部有肌肉，內部有骨骼。這種骨頭叫做「內骨」。內骨骼的一個特點是隨著肌肉的生長而不斷生長。然而，無脊椎動物在種類和數量上都是世界上最大的動物群。它們的骨骼形態更加複雜多樣。
豐富多樣的骨骼形式
在無脊椎動物中，也有著堪與脊椎動物相比的內骨骼。比如棘皮動物及一些頭足類軟體動物就有著與脊椎動物骨骼來源相同的、由中胚層形成的內骨骼。
在棘皮動物中，最有趣的骨骼是海膽的骨骼。它們球形的身體被成千上萬堅硬、整齊、美觀的石灰質骨殼中，在這互相鑲合的骨板表面之外長滿了尖而長的硬刺，如「栗子」，又稱「海刺蝟」。每根尖刺的底部都有一個可移動的關節，長尖刺可以移動。它可以用作行走工具。某些支撐，某些移動，交換接替，。就像踩著高蹺的孩子，一步一步的搖晃前進。
海蛇尾的腕細長而有很大的彎曲能力，各腕幾乎是空心的，由四列骨板包圍，在腕中央還有一列互相緊接的骨板，稱為椎骨。椎骨與椎骨之間鄰近面有突起及凹槽，如同「齒輪」，使腕的運動本領很強，有的腕前伸，有的腕隨後，可以像蛇一樣在海底蜿蜒前行。海蛇尾也因此得名。
最近的研究還發現，海蛇尾腕錶面的骨骼上覆蓋著有序的球形方解石晶體，不僅用來支撐骨骼，還用作光學探測器。由於這些方解石晶體的微觀結構與凸面鏡相似，方解石晶體就像一個直徑約為1/20毫米的小凸面鏡，可以將光聚焦在體表5毫米以下的神經束上。當神經束從凸面鏡接收到光信號後，立即將光信號傳輸到神經中樞，由神經中樞做出判斷。所以，海尾蛇巴好像沒有眼睛。事實上，整個身體的骨頭組成了一個巨大的複眼！
除了內骨骼外，在無脊椎動物中，這種起支撐作用的結締組織——骨骼還有多種形式，甚至許多人們通常認為沒有骨骼的動物實際上也有骨骼存在。例如，以液體形式支撐身體的體腔液可以視為一種液體靜力骨骼。這種骨骼是由蛋白質、多糖及水組成的膠狀物質，可以承受壓力並恢復原體形。
大多數海綿都有骨骼。
吸水性強的天然沐浴海綿是最常見的海綿動物，具有柔軟的身體、彈性和可壓縮性。沐浴海綿用來支撐和保持海綿絲的體形。它是由制絲細胞分泌的類絲蛋白凝固而成，並成為許多縱橫交錯的角質形成細胞形成的骨骼。如果每一個細胞都分泌出一種絲，那麼一個天然的沐浴海綿就是由數以萬計的制絲細胞組成，一個接一個地協同工作。它們首先分布在身體的密集網格中。它們的分布和間距是有序地，形成了基本框架。這些海綿纖維被稱為初級纖維。當骨骼排列好後，形成一種細小的二次纖維。這種纖維長得很不規則，而且一次又一次地分支和連繫，形成一個及小的網格，造成大量的縫隙，所以天然沐浴海綿的吸水性就大大增強了。
根據觸角的數量，珊瑚通常分為八方珊瑚和六方珊瑚。八方珊瑚大多呈掌狀分枝或扇形，骨骼有不同形狀的骨針組成。它們大多互不相連，只有少數幾種骨骼相互連接，形成完整的不同形狀的骨骼系統，如生珊瑚、蒼珊瑚、柳珊瑚、紅珊瑚等，其中柳珊瑚軸骨是由蛋白質和粘多糖組成的有機質，被稱為珊瑚硬蛋白。這種硬蛋白含硫量少，彈性大，常被稱為軟珊瑚。紅珊瑚的中軸骨是由紅鈣質骨針合成實心軸骨而成，因此八方珊瑚的骨可以是珊瑚硬蛋白，也可以是鈣質。
六放珊瑚的體外都有由外胚層的造骨細胞分泌而形成的骨骼支撐著各自的身軀。每個小珊瑚蟲的骨骼通過共骨把它們聯繫起來，由於群體中個體的形狀、分布、共骨及個體分裂方式各不相同，因而形成各式各樣姿態萬千的珊瑚骨架，並常以群體骨骼的形態來命名，如樹枝狀、葉狀、盤狀、球狀、蜂巢狀、捲心菜狀或薔薇狀等。一般地說，凡迎風浪生長的種類，群體骨骼多呈塊狀，分支粗短；背風浪生長的種類，多呈分支狀且枝體細長脆弱。它們的石灰質骨骼不斷地在淺海中堆積，並與其他動植物的鈣質骨骼一起(例如軟體動物、石灰藻等)，經過地質年代的作用形成了礁石與島嶼，因此這類珊瑚也稱造礁珊瑚。
身披甲冑的軟體動物
在脊椎動物中，各種各樣的骨骼非常常見。即使在原生動物中，也有一些種類能分泌一些物質形成不同形狀的外殼或骨骼以及固體形。在原生動物中，有孔蟲是最美麗、最對稱、最巧奪天工的。它的大小與海面上的細砂相似，體直徑大多小於1毫米。有孔蟲能分泌碳酸鈣形成單細胞或多細胞的鈣殼。殼上常有多個腔室，房室隔由氣孔連接，故名有孔蟲。
貝殼的「外骨骼」形態是大多數軟體動物特有的、引人注目的標誌，因此通常被稱為貝類。軟體動物是無脊椎動物的「大家庭」。記錄在案的軟體動物超過10萬隻。它們雖然體軟嬌嫩，但都披著盔甲，周圍是堅硬的鈣質外殼，軟硬完美結合。
外殼由三層組成，外層為角質層，薄而透明。中間最厚的一層是鈣質稜柱體。這兩層都是由外套膜的邊緣分泌的物質形成的。最內層是由不同的薄片疊合而成，形成許多重重疊疊，就像無數的稜柱堆積在一起一樣。因此，當外界光線照射時，會產生光的干擾，反射出燦爛的陽光，這就是珍珠層。
貝殼是軟體動物的「盔甲」。當外敵入侵時，他們會立即把他們柔軟細膩的身體縮回殼裡。不管他們多麼兇猛，都沒有辦法對付他們。貝殼也是軟體動物生活的「房間」，也是保暖的「衣服」。柔軟的身體藏在「臥室」後，即使在寒冷的冬季，它們也很安全。
功能強大的節肢動物外骨骼
然而，在動物界，真正的分節甲殼類「外骨骼」是占動物總數80%以上的節肢動物。只有它們的外骨骼才能真正發揮攻擊和防禦的功能，使節肢動物成為無脊椎動物中最成功的類群。
節肢動物的外骨骼是由活細胞分泌的。它的結構大多是由非常複雜的幾丁質和各種有機、無機物質組成，這些物質非常堅硬。
蝦和蟹的爪子不僅能碾碎非常堅硬的食物，而且一種蜂通過其堅硬而鋒利的產卵器，也能將樹幹內的木頭刺入幾厘米深。之所以把這種結構稱為外骨骼而不是皮膚，不僅是因為上皮細胞分泌的表皮覆蓋了全身，還因為它確實和脊椎動物的內骨骼一樣。不僅構成這樣那樣的關節，而且肌肉通過關節和外骨骼參與動物的許多功能，如運動、進食等。
同時，它還支持和保護身體，防止身體內部水分蒸發的功能，對陸上和空中的節肢動物的生活非常重要。由於身體的分節、分區，外骨骼也必然是按節排列，即每個體節包括一套骨板，即一個背板、兩個側板及一個腹板。分離的骨板使身體易於運動。同時，節與節之間表皮層極薄形成節問膜，使體節相連及易於彎曲，靜止時摺疊在前一體節內。
不過，因為節肢動物的外骨骼大部分是由已經死亡的、一旦形成以後便不能繼續生長的幾丁質甲殼所構成，所以，其肌肉或內部器官即使再生長也只能長到甲殼所限定的範圍以內。幾丁質的甲殼就如同古代勇士所披掛的鎧甲，只能在某些部位可以活動。這種「鎧甲」雖然保護了節肢動物的身體，但也大大限制了它們的生長。如果甲殼內部的空間已經長滿而動物的生長尚未完成，它就必須將甲殼裂開，再換一套新的「鎧甲？。由於形成新的甲殼需耗去動物體內許多營養，脫去舊甲殼又要花費不少的精力，加上新形成的甲殼又嫩又軟，所以這時的節肢動物往往因失去抵禦能力而成為其他動物甚至包括其同類的美味佳肴。等到甲殼遇空氣氧化而變硬之後，昆蟲便可振翅高飛，而蝦、蟹類也可揮舞其嚇人的大螯耀武揚威了。節肢動物就是不斷地重複著這種由激素控制的、定期的脫亮生長方式直至完全長成。
在節肢動物中，還有一種穿著兩層「盔甲」的「怪物」——寄居蟹。它看起來像一隻螃蟹又像一隻蝦。它背上有殼，頭上和胸部也有刺。原來寄居蟹的甲殼沒有普通蟹堅硬，尤其是腹部柔軟。這樣，只有當它不斷地找到適合自己身體的螺旋殼，穿透它並生活在其中時，它才有一種「安全感」。
由於外骨骼有如此之多的好處，所以人們已經不僅僅滿足於把它們當作是只有在科幻影片和小說中才有的東西，二是積極探索其在仿生學方面的應用價值。目前，-國外已發明了鋼鐵俠式的人體外骨骼，可以輔助實施物理治療，稱為「機器人服混合輔助肢」。機器「XOS」，可以戴在人的手臂、胳膊和背部。它能讓使用者數百次舉起約90千克的重物也絲毫不覺得累，而且非常便捷，使用者仍能自如爬樓梯或踢足球。
此外，科學家正在著手研製這種能夠幫助人類負重的、「可以穿戴」的機器人，稱為「外骨骼系統」，希望在不遠的將來穿在士兵的身上。這種外骨骼服裝能夠讓普通士兵擁有機器人般的力量和耐力，手提龐大的自動大炮參加戰鬥，就如一個人扛步槍般輕鬆，不僅可以攜帶重型裝備參加行動，幫助實施救援任務、工程作業、受傷康復等，甚至能夠具備「獨自作戰」的能力。