Nosaukums cēlies no sengrieķu valodas vārdiem ἄρθρον, árthron ‘locītava’ un πούς, pous ‘kāja’, ‘pēda’. 

Posmkāju senči bijuši jūru iemītnieki. Sidnijs Mantons (Sidnie Milana Manton) laikā no 1957.–1977. gadam uzskatīja, ka posmkāji ir polifilētiska grupa, t. i., tiem nav viena kopīga senča. Vēlāki pētījumi pierādīja, ka posmkāji ir monofilētiska grupa. Pašreiz plašāk izplatīts ir uzskats, ka posmkāju senči ir daudzsaru tārpi Annelida, jo to ķermeņa uzbūves plāns ir ļoti līdzīgs. Pāreja no posmtārpiem uz posmkājiem notikusi, komplicējoties uzbūvei. Daļa posmkāju saglabājuši posmtārpiem raksturīgo dzīvesveidu ūdenī. Pastāv arī uzskats, ka posmkājiem un posmtārpiem bijuši kopīgi posmoti senči. 

Pirmie posmkāji bijuši trilobītveidīgie, merostomāti un vēžveidīgie kembrija periodā pirms 540 miljoniem gadu. Pirmie sauszemes zirnekļveidīgie dzīvojuši devona periodā pirms 419 miljoniem gadu. Triasa perioda dzintarā atrastās augēdājas ērces ir vienas no vecākajām posmkāju fosilijām, kas saglabājušās dzintarā. Vecākās vēžveidīgo fosilijas datējamas ar kembriju pirms 511 miljoniem gadu.

Trilobītveidīgie bija ūdenī dzīvojoši posmkāji un dominēja paleozoja ēras jūrās apmēram 540–251 miljonu gadus pirms mūsu ēras. Tie izmira perma periodā paleozoja ēras beigās. Agrīnajā kembrijā tie ir bijuši visdaudzveidīgākie daudzšūnu organismi. Izmiršanas cēloņi nav zināmi. Spriggina ir fosili organismi, kas ir bijuši trilobītu (iespējams, arī posmkāju) senči.

Posmkāju raksturīgākā pazīme ir segmentēts ārējais skelets, ko veido hitinizēta kutikula. Līdzīgu segmentu grupas apvienotas ķermeņa nodalījumos (tagmās). Parasti izšķir trīs tagmas: galva, krūtis un vēders. Segmentu skaits dažādās grupās atšķiras. Vispastāvīgākais segmentu sastāvs ir galvas nodalījumā. To veido galvas daiva (akrons) un četri segmenti. Ķermenis beidzas ar anālo daivu (telsonu). Ārējo skeletu veido plāna epikutikula un bieza iekšējā kārta – prokutikula. Kutikulas sastāvā ietilpst lipoīdi, olbaltumvielas un hitīns (organisko slāpekli saturoša viela). Kutikula sacietē, kad hitīns piesātinās ar kalcija karbonātu (vēžveidīgie, daudzkāji) vai ar olbaltumvielām (zirnekļveidīgie, seškāji). Lai posmkāji varētu augt, tiem periodiski ir jānomaina cietais ārējais apvalks jeb jānovelkas. Zem ārējā skeleta esošās šūnas izdala fermentus, kas noārda veco apvalku un sekretē jaunu ārējo skeletu. Novilkšanās laikā vecais skelets plīst un dzīvnieks iziet no tā. Vecais skelets tiek pamests, bet dažu grupu posmkāji to apēd. Jauna ārējā skeleta sacietēšana notiek dažu stundu vai dienu laikā. Posmkāju novilkšanos regulē hormoni. Zirnekļveidīgie un kukaiņi, sasnieguši imago stadiju, vairāk nenovelkas, bet omāri un krabji turpina novilkties visas dzīves laikā. Novilkšanās reižu skaits ir atšķirīgs dažādām posmkāju grupām. Jaunais ārējais skelets ir mīksts, kas ļauj dzīvniekam augt, līdz šis skelets sacietē. Kutikulā izšķir cietas plātnītes (sklerītus) un mīkstas savienotājmembrānas. Katru ķermeņa posmu sedz četri sklerīti. Mugurpusē tie ir tergīti, vēdera pusē – sternīti, un starp tiem atrodas sānu plātnītes. Posmkājiem ar kutikulu klāta ne tikai ķermeņa virsma, bet daļēji arī zarnu trakts, dzimumizvadceļi, citi orgāni.

Sauszemes posmkājiem būtiska problēma ir ūdens iztvaikošana caur ķermeņa virsmu. Daļai zirnekļveidīgo un kukaiņu epikutikulā ir vaskveida vielas, kas ierobežo iztvaikošanu. Vaskveida vielas nodrošina arī ūdens atgrūšanu no apkārtējās vides un nesamirkšanu.

Posmkāju ekstremitātes ir attīstījušās no daudzsaru tārpu parapodijām (izaugumi, ar kuriem posmtārpi pārvietojas). Ekstremitātes sastāv no vairākiem posmiem un ar locītavu palīdzību ir kustīgi saistītas ar ķermeni. Posmkāju ekstremitātes darbojas kā daudzposmu sviras. Ekstremitātes var būt specializējušās dažādu funkciju veikšanai, piemēram, kustībām, barības satveršanai, sasmalcināšanai, elpošanai. Ekstremitāšu skaits ir atšķirīgs dažādās posmkāju grupās: kukaiņiem ir trīs kāju pāri, zirnekļveidīgajiem – četri, vienādkājvēžiem (Isopoda) ir septiņi kāju pāri. Daudzi posmkāji spēj pārvietoties pa vertikālām virsmām. Daļa posmkāju spēj pieķerties pie nelīdzenas virsmas, bet zirnekļveidīgajiem un mušām (Diptera) ir dažādi matiņi un citi pielāgojumi uz kājām. Kukaiņu spārni veidojas kā ārējā apvalka krokas. Posmkāju muskulatūrai ir šķērssvītrota struktūra, un to veido atsevišķi muskuļu kūlīši. Daudzi posmkāji briesmu gadījumā spēj nomest savas ekstremitātes. Jaunā ekstremitāte attīstās zem ārējā skeleta un parādās pēc novilkšanās.

Visiem posmkājiem ir jaukts ķermeņa dobums. Embrionālās attīstības laikā aizmetas posmots celoms. Vēlāk starpsienas sairst un dobumi saplūst. Gremošanas sistēmu veido priekšzarnas, viduszarnas un galazarnas. Priekšzarnu un galazarnu izklāj kutikula. Ar viduszarnu ir saistīti dziedzeri, kas izstrādā gremošanas fermentus. Viduszarnā uzsūcas sagremotās barības vielas.

Posmkāji ir visēdāji, saprofāgi, fitofāgi, plēsēji un parazīti. Barošanās veidam ir attiecīgi pielāgoti mutes orgāni. Helicerātu heliceras (helicerātu galvkrūšu ekstremitāšu pirmais pāris) atrodas mutes priekšpusē un ir īsas, spīļveidīgas. Ar tām satver un sasmalcina barību. Daļai ērču heliceru galā ir nagveida posms, ar kuru pārdurt ādu.

Posmkājiem izvadsistēmu veido koksālie dziedzeri vai Malpīgija vadi. Vēžveidīgajiem un zirnekļveidīgajiem tie atveras pie ekstremitāšu pamata. Daudzkājiem, kukaiņiem un daļai zirnekļveidīgo ir Malpīgija vadi. Tie atveras galazarnā, kas beidzas ar anālo atveri. Kukaiņi un zirnekļi izdala vielmaiņas galaproduktus urīnskābes un guanīna veidā.

Ūdenī dzīvojošajiem posmkājiem – vēžveidīgajiem, zobenastēm (Xiphosura) – ir žaunas. Tās ir ekstremitāšu vai to daļu pārveidojumi. Tās klāj kutikula. Uz sauszemes dzīvojošajām formām ir plaušas. Tās ir ar hitīnu izklātas kabatas, kurās atrodas ar asinīm piesātinātas plāksnītes. Augstākajiem posmkājiem ir traheju sistēma. Traheju caurulītes arī izklāj kutikula. Trahejas uz āru atveras tikai ar nelielu atveri, tā nodrošinot nelielu ūdens zudumu. Daudziem zirnekļiem ir trahejas un plaušas, bet lielajiem zirnekļiem ir tikai plaušas.

Posmkāju asinsrites sistēma ir vaļēja. Pa to plūst hemolimfa (šķidri saistaudi, kas ir posmkāju asiņu analogs). Pa artērijām hemolimfa nokļūst ķermeņa dobumā un apskalo iekšējos orgānus. Posmkāju sirds ir muskuļotas caurules veidā, kas saraujas, sākot ar aizmugurējo galu, un dzen asinis uz priekšu. Daļai vēžveidīgo un zirnekļveidīgo hemolimfā ir hemocianīns. Tas satur varu un ir elpošanas pigments. Elpošanas pigmenti ir izšķīduši hemolimfā. Kukaiņiem nav elpošanas pigmentu, jo trahejas skābekli tieši nogādā audiem.

Nervu sistēma sastāv no galvas smadzenēm, rīkles ganglijiem un ventrālās nervu ķēdītes. Vairumam posmkāju galvas smadzenes sastāv no trijiem nodalījumiem. Bieži ventrālās nervu ķēdītes gangliji saplūst, veidojas lieli nervu mezgli.

Posmkāju sajūtu orgāni ir dažādu matiņu, izaugumu, padziļinājumu veidā, kas atrodas uz antenām, mutes orgāniem un ekstremitātēm. Apkārt esošās kutikulas spiediena izmaiņas kairina nervu galus. Skorpioniem spraugveida sajūtu orgāni uztver substrāta vibrācijas. Zirnekļu spraugveida sajūtu orgāni ļauj tiem sajust zirnekļu tīkla vibrācijas, kad tajā ieķeras laupījums.

Vairumam posmkāju ir acis, bet pārsvarā tās uztver gaismas intensitāti un virzienu. Labāk attīstīta redze ir dažām garnelēm, krabjiem. Kukaiņiem ir saliktas acis. Saliktas acis ir būtiskas kustību noteikšanā. Tās sastāv no omatīdijiem (sīkām actiņām) – no 15 līdz vairākiem tūkstošiem.

Gandrīz visi posmkāji ir šķirtdzimumu dzīvnieki. Dzimumorgāni ir savienoti ar izvadiem, kas atveras ārējās dzimumatverēs. Sperma parasti atrodas īpašās paciņās – spermatoforos – un tiek nodota mātītēm. Skorpioni, māņskorpioni, daļa ērču un seškāju spermatoforus atstāj uz substrāta. Spermatofors piesaista mātītes ar smaržvielām. Tēviņi piesaista mātītes ar īpašu rituālu palīdzību. Daudzkāji, vēžveidīgie, daļa kukaiņu un ērču pārvieto brīvu spermu. Ūdens posmkājiem raksturīga arī ārējā apaugļošanās. 

Posmkājiem ir dzimumvairošanās, partenoģenēze (attīstība no neapaugļotām olām), dzīvdzemdēšana vai vairāku embriju attīstība no vienas olas. No olas izšķiļas kāpuri, kuri var būt ārēji atšķirīgi no pieaugušajiem sugas īpatņiem. Daļai kukaiņu no olas izšķiļas nimfas, kas ārēji ir līdzīgas imago.

Sauszemes posmkāji nesasniedz lielus izmērus. Piemēram, dažas vaboles, ērces un parazītiskās lapsenes ir mazākas par 0,15 mm. Izmirušie vēžskorpioni sasniedza 1,8 m garumu. Mūsdienās dzīvojošo Majidae dzimtas zirnekļkrabju (Decapoda) kāju plētums ir 3,8 m. Amerikas omāri (Homarus americanus) var sasniegt 20 kg svaru. Lielākie zināmie sauszemes kukaiņi ir degunradžvaboles Megasoma actaeon (Coleoptera, Dynastinae), kas sasniedz 15 cm garumu, 10 cm platumu un reizēm sver 200 g. Garākie zarkukaiņi, Phryganistria chinensis (Orthopterida, Phasmatodea), sasniedz 62,4 cm garumu.

Posmkāju tips ir lielākais dzīvnieku pasaules tips; apmēram 84 % no visām dzīvnieku sugām pieder pie šī tipa. Pašreiz zināmas vairāk nekā 1,5 miljons posmkāju sugas. Zinātnieki uzskata, ka patiesais sugu skaits varētu būt 10 miljoni.

Posmkāju tipu iedala piecos apakštipos un 19 klasēs:

1. helicerāti Chelicerata – Arachnida, Pycnogonida, Merostomata;
2. vēžveidīgie Crustacea – Cephalocarida, Brachiopoda, Remipedia, Maxillopoda, Ostracoda, Malostraca;
3. seškāji Hexapoda – Insecta, Collembola;
4. daudzkāji Myriapoda – Chilopoda, Symphyla, Diplopoda, Pauropoda;
5. trilobītveidīgie Trilobitomorpha – Marrellomorpha, Merostomoidea, Paratrilobita, Trilobita, izmiruši.

Posmkāji sastopami visās Zemes ekosistēmās un dzīvotnēs. Tiem ir ievērojama sugu daudzveidība un spējas pielāgoties dažādiem vides apstākļiem. Vēžveidīgie pārsvarā ir jūru iemītnieki. Triju dzimtu vēžveidīgie sastopami saldūdeņos, mitrenes (Isopoda) sastopamas uz sauszemes. Daļa jūras vēžveidīgo, krabji un garneles, pārsvarā apdzīvo jūras grunti. Daudzkāji uzturas mitrās, ēnainās vietās zem akmeņiem un kritušu koku stumbriem, lapu zemsedzē. Kukaiņi sastopami sauszemes dzīvotnēs un saldūdeņos. Kolembolas un daži zirnekļi (Aranea) sastopami pat 7 km augstumā kalnos. Helicerāti galvenokārt ir sauszemes dzīvnieki. Zirnekļveidīgie dzīvo zemsedzē, augsnē, zem kritušiem kokiem un akmeņiem, veģetācijā, cilvēku mītnēs. Merostomāti un jūras zirnekļi pilnībā ir jūru iemītnieki.

Latvijā 2023. gadā varētu būt aptuveni 16 000 posmkāju sugu, no tiem 14 000 ir kukaiņu, 1500 ir zirnekļveidīgo, 300 – vēžveidīgo sugu. 

Posmkāji ir nozīmīga ekosistēmu daļa. Daudzas vēžveidīgo sugas, īpaši airkājvēži (Copepoda), ir nozīmīga zooplanktona daļa, kuru barībā izmanto citi posmkāji, zivis, vaļi. Aptuveni 2/3 ziedaugu apputeksnē posmkāji, galvenokārt kukaiņi. Augsnē dzīvojošajiem posmkājiem ir milzīga nozīme organisko atlieku noārdīšanā, vielu apritē un augsnes veidošanā. Cilvēki pārtikā izmanto lielos vēžveidīgos, kukaiņus, zirnekļveidīgos. Nozīmīgi ir bišu produkti. No posmkājiem iegūst krāsas un līmvielas. Zobenastu asinis izmanto medicīnā, lai noteiktu baktēriju klātbūtni. Dažus posmkājus izmanto kriminoloģijā. Daļu kukaiņu un ērču sugu izmanto augu bioloģiskajā aizsardzībā.

Posmkāji (moskīti, mušas, blaktis, blusas, ganību ērces un citi) pārnēsā cilvēku un dzīvnieku slimību izraisītājus, kas izraisa malāriju, vairākus drudža veidus, Laima slimību, ērču paralīzi, dažādas alerģijas un citas slimības. Daļa kukaiņu un ērču nodara bojājumus augiem un koksnei. Vairākas ērču sugas ir ievērojami bišu parazīti. Ilgstoša pesticīdu izmantošana ir veicinājusi daudzu sugu rezistenci.