海膽（Sea urchin）是棘皮動物門下的一個綱，是一類生活在海洋淺水區的無脊椎動物。主要特徵為體呈球形、盤形或心臟形，無腕。內骨骼互相癒合，形成一個堅固的殼，多數種類口內具複雜的咀嚼器，稱亞里士多德提燈（Aristotle’s lantern），其上具齒，可咀嚼食物。消化管長管狀，盤曲於體內，以藻類、水螅、蠕蟲為食。多雌雄異體，個體發育中經海膽幼蟲（長腕），後變態成幼海膽，經1-2年才達性成熟。可分為規則海膽亞綱和不規則海膽亞綱兩個亞綱，22目。生種900多種，分隸於225個屬。中國已知約100種，化石種約7000種。
分布在從潮間帶到幾千米深的海底，多集中在濱海帶的岩質海底或沙質海底，或有廣泛的分布，或局限在特定的海域，因種而異。海膽是生物科學史上最早被使用的模式生物，它的卵子和胚胎對早期發育生物學的發展有舉足輕重的作用。是地球上最長壽的海洋生物之一。
海膽體呈球形、盤形或心臟形，無腕。內骨骼互相癒合，形成一個堅固的殼，分三部：第一部最大，由20多行多角形骨板排列成10帶區，5具管足的步帶區和5個無管足的步帶區相間排列，各骨板上均有疣突和可動的長棘。第二部稱頂系，位反口面中央，由圍肛部（periproct）和5個生殖板及5個板眼（ocular plate）組成，生殖板上各有一生殖孔，有一塊生殖板多孔，形狀特異，兼作篩板的作用；板眼上各有一眼孔，輻水管末端自孔伸出，為感覺器；圍肛部上有肛門。第三部為圍口部，位口面，有5對口板，排列規則，各口板上有一管足，口周圍有5隊分支的鰓，為呼吸器官。多數種類口內具複雜的咀嚼器，稱亞里士多德提燈（Aristotle’s lantern），其上具齒，可咀嚼食物。消化管長管狀，盤曲於體內，以藻類、水螅、蠕蟲為食。多雌雄異體，個體發育中經海膽幼蟲（長腕），後變態成幼海膽，經1-2年才達性成熟。
海膽一般都是較深色的，如有綠色、橄欖色、棕色、紫色及黑色。
海膽的體壁結構相似於海星，但真皮中無肌肉層，因此骨板是不動的。體壁內具發達的真體腔。除了膽殼內寬闊的體腔之外，在口後咽的周圍還有圍咽體腔。體腔液與海水等滲，具傳遞營養物質及代謝產物的機能。體腔液中有大量的體腔細胞，有的體腔細胞具偽足，有吞噬功能。體腔細胞還有凝血作用，在受到損傷時起作用。
海膽類的食性相當廣泛。可以是肉食的，以腹足類和其他棘皮動物等為食；也可以是植食的，以各種海藻為食。軟質海底的種類及不規則海膽則主要取食有機物碎屑，通過管足或刺收集周圍的有機物顆粒，再由纖毛作用送入口。口位於口面圍口膜中央（不規則海膽可能位於身體前端），口內為口腔，口腔內有結構複雜的取食結構，即由一系列骨板、齒及肌肉相連組成的方燈形結構，用以切割及咀嚼食物，稱為亞里斯多德提燈（Aristotle’s lantern）。它可以部分地伸出口外，其形態及結構是海膽類分類的基礎之一。一般心形海膽缺乏亞里斯多德提燈。
亞里斯多德提燈內包圍有咽，咽後為食道，再連到胃、腸，胃腸交界處常有一盲囊存在。腸道很長，在體內圍繞膽殼環繞成口面與反口面兩圈，再經短的直腸及圍肛區的肛門開口到體外。許多海膽腸道的第一圈（口面圈）腸壁上有一平行的水管（siphon），它的機能可能是更快地移走食物中過多的水分。腸是食物消化及呼吸的場所，盲囊處可以分泌消化酶。糖元是其主要貯存物，由腸壁進入體腔及其他組織中。
水管系統相似於海星，反口面有一篩板（由生殖板形成），由石管連到口面的環水管，環管上有5個波里氏囊，由環管分出5個輻水管，在膽殼內沿步帶區向反口面集中，由輻管沿途向兩側交替發出側管，向內連到壇囊，向外伸出管足。管足穿過步帶板，具吸盤、肌肉及支持骨片。不規則海膽的管足主要用於呼吸等其他機能。血系統與海星綱相似，即與水管系統伴行，也有環血管、輻血管、軸腺等，同時也伴有圍血系統，其在海膽綱中的循環作用了解的還不多。
海膽在圍口區具有5對鰓。鰓是體壁向外凸出的分支狀結構，是氣體交換的主要場所，其內的腔與圍咽部體腔相通，其中充滿體腔液。亞里斯多德提燈的骨片及肌肉的收縮壓擠體腔液進入鰓，以進行氣體的交換。其抽吸運動是由體腔液中氧氣與二氧化碳的改變刺激神經，再由神經支配骨片及肌肉的運動。
不規則海膽沒有鰓，由管足來完成呼吸機能。其管足短而扁平，管足外纖毛的運動造成水流，正好與管足內體腔液的流動方向相反，以促使氣體進行交換。即使是規則海膽，其反口部位的管足也主要執行呼吸機能。代謝產物主要是氨及尿素，由體腔細胞攜帶到鰓及管足處，然後排出體外。
軸腺可能也是排泄器官，因為其中的體腔細胞也滿載有代謝廢物。神經系統與水管系統伴行，最重要的為外神經系統，在提燈內環繞咽形成一圍口的神經環，由它分出5條輻神經穿過提燈骨板到膽殼內面步帶區的中線處，位於輻水管的下面，再由輻神經分出分支穿過膽殼達到管足及體壁、刺及叉棘。每個管足神經在末端吸盤處形成網狀，上皮下神經叢也以神經網形式到達刺及叉棘處。下神經系統在圍口環上分出神經到提燈的肌肉等處，內神經系統在圍肛區形成環，並發出神經到生殖腺。
沒有特殊的感官，感覺細胞主要分布在管足、刺及叉棘處的上皮細胞之間，具觸覺及味覺功能。也有球形小體，有平衡作用。海膽對光也很敏感，多為負趨光性，在反口面的表皮細胞中有眼點或感光細胞。
棲息環境
大多數海膽喜歡生活在岩石、珊瑚礁及硬質海底，主要靠管足及刺運動，運動常與取食相關。周圍食物豐富時，很少移動，每天僅移動幾個厘米。當食物缺乏時，每天可移動50厘米。平時多潛伏在縫隙或凹陷處。不規則海膽由於多在沙中穴居，主要靠刺在穴中或沙面移動。
生活習性
天生膽小，只要一見敵人，就會逃跑，但是海膽不能很快的移動。海膽大多生活于海底，喜歡棲息在海藻豐富的潮間帶以下的海區礁林間或石縫中，以及堅硬沙泥質淺海地帶，具有避光和晝伏夜出的特性。
海膽是會隨著攝食而作出運動：若食物豐富的話，每天可以移動超過1公尺；若食物稀少，則每天海膽可能只移動10厘米。海膽的運動是靠透明、細小、數目繁多及帶有黏性的管足及棘刺來進行的。管足在運動時，與海星相似，可以抓緊岩石，而位於底部的棘刺則是把海膽的身體抬起，以幫助海膽隨意的運動。它們運動時可以隨時以步帶的方向作為前導，不用轉頭。當海膽被反轉時，它的棘刺及管足更可以把它翻正。
海膽的食糧十分廣泛，肉食性的會以海底的蠕蟲、軟體動物或其他棘皮動物為食糧，而草食性的主要食物是藻類，另外，亦有以有機物碎屑、動物屍體為食的海膽等。