Zirnekļi ir vieni no pirmajiem sauszemes dzīvniekiem. Pirmie zirnekļi uz Zemes parādījās apmēram pirms 400 miljoniem gadu, devona periodā. Zirnekļu spēja veidot tīmekli (pavedienu) ļauj nogulumos tos atšķirt no citiem zirnekļveidīgajiem. Viens no pirmajiem nogulumiežos atrastajiem zirnekļiem ir Attercopus fimbriungus (Shear et al., 1987) no Uraraneida dzimtas (izmirusi gan suga, gan dzimta). Šī zirnekļa ķermeņa forma bija līdzīga mūsdienu primitīvajiem zirnekļiem, tikai vēdera galā tam atradās aste. Zirnekļi nogulumiežos ir slikti saglabājušies, jo tiem ir mīksts ķermenis.

Zirnekļu izmērs var būt no nepilniem 0,4 mm līdz 10 cm. Ķermeni veido divi nodalījumi: galvkrūtis un vēders. Galvkrūšu daļa ir cietāka, vēders mīkstāks. Ārējais apvalks (eksoskelets) veidots no hitīna. Zirneklim augot, hitīna apvalks nespēj izplesties un ir jāmaina. Pie galvkrūtīm piestiprinātas astoņas posmotas ejkājas, heliceru pāris un pedipalpu pāris. Galvkrūšu priekšpusē atrodas sešas vai astoņas acis. Dažām sugām, kas apdzīvo alas, acis var būt neattīstītas. Ar heliceru galos esošo nadziņu palīdzību zirneklis notur savu upuri un ievada tajā indi, kas paralizē kukaini. Tad no gremošanas sistēmas upurī tiek ievadīti gremošanas fermenti, kas izšķīdina kukaiņa iekšējos orgānus, ko vēlāk zirneklis izsūc. Zirnekļa gremošanas sistēmu veido trīs nodalījumi: neliela priekšzarna, liela viduszarna un neliela galazarna. Priekšzarnu veido rīkle un sūcējkuņģis, kas atrodas galvkrūtīs. Aiz sūcējkuņģa sākas viduszarna. Galazarnu veido rektālais pūslis un taisnā zarna, kas beidzas ar anālo atveri virs tīmekļa kārpām vēdera galā. Asinsrites sistēma vaļēja. Hemolimfu pa organismu pārnēsā gan sirds, gan spēcīgie galvkrūšu muskuļi. Elpošanas orgāns – plaušas vai trahejas. Ir sugas, kas skābekļa uzņemšanā izmanto gan plaušas, gan trahejas. Izmērā mazāki un mitrās vietās dzīvojoši zirnekļi skābekli uzņem ar visu ķermeņa virsmu. Izvadfunkciju nodrošina koksālie dziederi un Malpīgija vadi, kas atrodas vēderā un saistīti ar rektālo pūsli. Nervu sistēma labi attīstīta, galvenā tās daļa atrodas galvkrūtīs, ir arī smadzenes.

Zirnekļiem raksturīga spēja veidot tīklus ar tīmekļa kārpu un tīmekļa dziedzeru palīdzību. Ķeramtīkli var būt dažādi: pamatkonstrukcijas, lipīgie pavedieni un citi. Ne visas sugas tīmekli izmanto ķeramatīklu izveidei. Daļa zirnekļu tīmekli izmanto kokonu izveidei, kā lidošanas pavedienu, bērnistabas izveidošanai. Kopumā zirnekļiem var būt līdz pat septiņiem tīmekļa dziedzeriem un attiecīgi līdz pat septiņiem pavedienu veidiem, no kuriem katram ir sava funkcija.

Zirnekļi ir šķirtdzimuma dzīvnieki. Mātītēm ārējais dzimumorgāns (epigīna) atrodas vēdera apakšpusē, pie savienojuma vietas ar galvkrūtīm. Tēviņu nosaka pēc pedipalpu paplašinājuma uzbūves. Pēc šīm pazīmēm nosaka ne tikai dzimumu, bet arī sugu. Pārošanās uzvedība zirnekļu dzimtām vai sugām ir atšķirīga. Piemēram, lēcējzirnekļu Salticidae dzimtas tēviņiem ir novērojamas riesta dejas, ar kurām tie pievērš mātītes uzmanību. Daži zirnekļu tēviņi (piemēram, Pisaura ģints zirnekļi) mātītēm nes “dāvanas” – tīmeklī iesaiņotu kukaini, ko mātīte pārošanās laikā apēd.

Zirnekļi ir plēsēji, to galvenā barība ir kukaiņi. Pēc medījuma iegūšanas veida zirnekļus iedala aktīvajos un pasīvajos medniekos. Aktīvie mednieki pārvietojas pa augsni, veģetāciju un paši uzmeklē barību. Pasīvie mednieki ir tīklus veidojošie mednieki un gaidošie mednieki. Gaidošie mednieki stāv uz kāda substrāta un gaida, kad barības objekts pats pienāks klāt. Šie zirnekļi izmanto arī maskēšanos, lai upuri pārsteigtu nemanot. Pie tīklus veidojošajiem zirnekļiem pieder dzimtas: riteņzirnekļi (Araneidae), labirintzirnekļi (Theridiidae), slaidzirnekļi (Tetragnathidae), Uloboridae, Nephiliidae, Anapidae, Mimetidae un citi. Pie gaidošajiem medniekiem pieder māņkrabjzirnekļi (Philodromidae), krabjzirnekļi (Thomisidae) un citi. Pie aktīvajiem medniekiem pieder vilkzirnekļi (Lycosidae), zemeszirnekļi (Gnaphosidae), lēcējzirnekļi (Salticidae). Dzimtu ietvaros sastopami arī izņēmumi, piemēram, kādā tīklus veidojošo zirnekļu dzimtā var būt sastopamas sugas, kuras tīklus neveido, un otrādi.

Zirnekļu kārtu iedala divās apakškārtās: Mesothelae (ar vienu dzimtu Liphistiidae) un Opisthothelae. Opisthothelae tiek dalīta divās infrakārtās: Mygalomorphae (ar 20 dzimtām) un Araneomorphae (ar 107 dzimtām). Araneomorphae tiek dalīta četrās apakšgrupās: Austrochiloidea, Palpimanoidea, Synspermiata un Entelegynae.

Pasaulē aprakstītas ap 49000 zirnekļu sugu no 128 dzimtām (dati 2021. gadā). Katru gadu tiek aprakstītas jaunas zirnekļu sugas. Jaunas sugas tiek atklātas ne tikai maz pētītās teritorijās, piemēram, Tālajos Austrumos un Indonēzijas salās, bet arī Ķīnā un pat Eiropā. Piemēram, Portugālē 2017. gadā Jergens Lisners (Jørgen Lissner) aprakstījis sugas Apostenus crespoi un Scotophaeus dolanskyi. Sugu atklāšana un aprakstīšana saistīta ar intensīviem pētījumiem vietās, kur zinātniskie atklājumi līdz šim nav veikti vai veikti nepilnvērtīgi.

Zirnekļi sastopami gandrīz visos pasaules kontinentos, izņemot Antarktīdu. Lielāka sugu daudzveidība novērojama siltajās klimatiskajās zonās, izņemot tuksnešus. Salīdzinoši mazāka daudzveidība novērojama mērenajā klimatiskajā zonā. 

Zirnekļi sastopami gan atklātos biotopos, piemēram, pļavās, kāpās, mežos, tuksnešos, gan alās un augsnes virskārtā. Atklātos biotopos zirnekļi apdzīvo veģetāciju, koku stāvu. Dažas zirnekļu sugas apdzīvo nobiru kārtu, veido alas augsnē, uzturas skudru pūžņos. Zirnekļi ir sauszemes bezmugurkaulnieki. Izņēmums ir suga Argyroneta aquatica, kas veido zemūdens gaisa ligzdas uz ūdensaugiem, kur arī dzīvo, rada jauno paaudzi un medī. 

Zirnekļu sugas, kas apdzīvo dažādus biotopus, sauc par ģenerālistiem, bet sugas, kas apdzīvo vienu noteiktu biotopu – par speciālistiem. Dažas zirnekļu sugas var būt biotopu indikatorsugas, un to skaita izmaiņas norāda uz biotopa izmaiņām. Ir arī endēmas zirnekļu sugas, kas apdzīvo noteiktu teritoriju un nav sastopamas citviet pasaulē. Starp zirnekļiem sastopamas arī sinantropas sugas, kas apdzīvo cilvēku mājokļus vai uzturas cilvēka veidotajās mītnēs (nojumēs, malkas šķūņos un citur). 

Lai gan par zirnekļu skaita izmaiņām plaši pētījumi nenotiek, tomēr ir novērojamas dažas tendences. Zirnekļu dzīvotspēja un sastopamība ir atkarīga no to barības objektu sastopamības. Pētījums Šveicē (2020. gadā) atklāja, ka bieži sastopamās sugas – krusta zirnekļa Araneus diadematus – īpatņu skaits, ja salīdzina 1978. un 2019. gada datus, dramatiski samazinājies. Tas tiek saistīts ar kukaiņu sugu skaita un biomasas samazināšanos.

Zirnekļi ir nozīmīgi kukaiņu skaita regulatori. Gada laikā tie patērē no 400 līdz 800 miljoniem tonnu kukaiņu. Starp barības objektiem ietilpst arī citi bezmugurkaulnieki: zirnekļi, kolembolas, kā arī mugurkaulnieki (zivis, rāpuļi u. c. izmēros mazi dzīvnieki).

Tiek pētīti zirnekļu radītie produkti un to pielietošana, piemēram, indes izmantošana medicīnā un tīmekļa (arī sintētiski veidotā) izmantošana dažādu materiālu ražošanai. Zirnekļu indei nākotnē varētu būt nozīmīga loma, piemēram, cilvēka sāpju remdēšanā, vēža ārstniecībā. Savukārt zirnekļa tīmekļa pavediena spējas ir novērtētas jau senatnē, jo tam piemīt antibakteriālas īpašības. Mūsdienās tiek meklētas tehnoloģijas mākslīgā tīkla radīšanai, lai to izmantotu, piemēram, asinsvadu sieniņu aizstāšanai ārstniecības nolūkos.

Pēc Starptautiskās dabas un dabas resursu aizsardzības savienības (International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, IUCN) datiem pasaulē apdraudēta ir 301 zirnekļu suga no 43 dzimtām. No šīm apdraudētajām sugām 258 ir endēmas. Dažām no tām ir stabilas populācijas, bet citām vērojama skaita samazināšanās vai arī tendences nav zināmas. Ir noteiktas izmirušas sugas, piemēram, suga Thomasettia seychellana (Sparassidae), kas pēdējo reizi konstatēta 1908. gadā.

Lai nogalinātu savu upuri, zirnekļi izmanto indi (dažām dzimtām indes nav, upurus notur ar helicerām un izsūc). Indes stiprums ir atšķirīgs, kā arī atšķiras zirnekļu spēja pārkost cilvēkam ādu. Zirnekļu inde cilvēkam var izraisīt vieglu apsārtumu, galvas reiboņus, sliktu dūšu, dažos gadījumos pat nāvi. Pasaulē ir apmēram 30 zirnekļu sugas, kuru inde var radīt nopietnus veselības traucējumus, tajā skaitā nāvi. Pie šīm sugām tiek pieskaitīta daļa Latrodectus ģints sugu (piemēram, melnā atraitne, brūnā atraitne), Loxosceles reclusa un citas sugas.