Nhím biển bị chim, sao biển, cá tuyết, tôm hùm và cáo ăn thịt. Nhím biển tía cũng bị rái cá ở tây bắc ăn thịt. Trứng nhím biển, còn được gọi là trứng cá, được người dân châu Á ăn như một món ăn ngon.
Hầu hết nhím biển được trang bị những chiếc gai dài và nhọn giúp chúng ngăn chặn những kẻ săn mồi. Nhím biển được tìm thấy ở nam Florida có gai độc sắc nhọn đâm vào da và gãy ra. Những loài được tìm thấy ở vùng nước mát phía Bắc, chẳng hạn như nhím biển màu tím hoặc xanh lá cây, thường không có gai.
Bên dưới gai của nhím biển là một phần thân cứng bên ngoài gọi là thử. Nó giống với bộ xương cứng bên ngoài của các sinh vật biển khác cũng thuộc ngành Echinodermata, chẳng hạn như sao biển, đô la cát, hoa loa kèn biển và hải sâm. Vỏ ngoài được cấu tạo từ 10 tấm hợp nhất bao quanh toàn bộ phần thân theo cấu trúc giống như các lát cam.
Mọi phần khác của cơ thể bên ngoài đều chứa các lỗ cho phép nhím biển mở rộng chân ống bằng hệ thống mạch nước khi chúng cần đi lại hoặc bám vào đồ vật khi kiếm ăn. Nhím biển cũng có thể đi lại bằng cách sử dụng gai hoặc răng của chúng.
