蚯蚓的主要分类特征是外部分节，并有相应的内部分节。它们无骨骼，外被一薄而具色素的几丁质层，除前两节外，其余体节上均具有刚毛。蚯蚓的形态通常为细长的圆柱形，头尾稍尖，其长短、粗细常随种类的不同而有很大的变化。体形最小的要属仙虫科的毛腹虫，体长仅 0 . 44 毫米，体宽 0 . 13 毫米；最大的蚯蚓是产于澳大利亚南部的澳大利亚巨蚓，其体长达 1230 毫米，体宽达 24 毫米。按体长的长短，通常可分为小中大 3 类：小型蚯蚓一般体长小于 30 毫米，体宽小于 0 . 2 毫米，刚毛为长发状，通常为水栖蚯蚓。如较低等的膘体虫科、仙女虫科和后囊蚓科的种类（如毛腹虫）。中型蚯蚓一般体长为 30 一 100 毫米，体宽 0 . 2 一 0 . 5 毫米，刚毛呈长发状，通常为水栖种类。常生活在水底泥沙或湿度较高的土壤中。如颤蚓科、带丝蚓科、单向蚓科和丝蚓科的种类。大型蚯蚓一般体长大于 100 毫米，体宽大于 0 . 5 毫米，刚毛较短，体壁肌肉发达，适于陆栖蠕动爬行，常为较高等的陆栖蚯蚓，即我们常见的蚯蚓，如链胃蚓科、舌文蚯蚓、巨蚓科、正蚓科等种类。
此外，还有少数的蚯蚓体形较为特殊，由于营寄生生活，体形短粗，体后端有一吸盘，刚毛均退化，如蛭蚓科的种类，常附着寄生于淡水的蟹虾、喇姑或某些小虾的体壁上或鳃的表面。
水栖蚯蚓体壁一般无色素。体壁不透明的常呈淡白色或灰色，或因血红蛋白存在于体壁毛细血管中而呈粉红色和微红色，如膘体虫科蛭蚓表皮细胞中有绿色和其他颜色的油粒状物质，故有不同的体色，这也常作为分类特征的依据之一。
陆栖蚯蚓具有各种体色，这与它们所栖息的环境有关。通常蚯蚓的背部、侧面呈棕红、紫、褐、绿等颜色。腹部体色较浅。蚯蚓的体色是由于体壁内有色素细胞或色素粒所致。在表皮、刚毛囊、淋巴球，黄色细胞中均有色素。蚯蚓的色素的化学成分主要是钋啉化合物的混合物。此外，蚯蚓还具有一定的变色能力，常随着栖息环境的变化而改变体色。这种例子在自然界中常可发现。有的蚯蚓身体还能发荧光。如生活在南美与非洲的磷光微蚓，当受到刺激时，会发出黄绿色的荧光。这些蚯蚓为什么会发荧光，其机制尚未弄清，有的认为系蚯蚓体腔液发光所致，有的认为系荧光素酸化所致。
蚯蚓这种动物，其身体最大的特点是分成许多环状的体节，并有相应的内部分节。体节宽度不一，前部体节和生殖带区经常最宽。由节间沟分隔，内部的体腔由无数隔膜按体节在节间沟处分成各个小室。蚯蚓除前端第一节，后端一二节形状特化，无刚毛、隔膜、肾管、环带体节外形特化外，其余各体节形态上基本相同，属于同律分节。不同的蚯蚓，体节的数目差异是很大的。例如鼻蚓属的种类，其体节可达 600多个，而膘体虫科的种类仅有 7 个体节；一般蚯蚓的体节数多在 110 一 180 个。体节的排列顺序一般用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等表示，有时也可用阿拉伯数字表示。前端的外部体节经常又被一或两条次生沟再分。体节数常是分类的特征之一，在计算体节数时要注意节间沟和体环的区别。节间沟是体节与体节之间的深沟，而体环是体节上较浅的凹环。同时要注意不要把第一节误计为两节。某些种类因体环较深，难于与节间沟区分时，可借助刚毛的排列，背孔的位置，肾管和隔膜等内部器官的排列来确定其体节数。
蚯蚓身体前端第一节即是围口节，它以后端包围着位于腹侧的口，故得此名。围口节前面有一个肉质的叶状突起，称口前叶。它无颗和齿，但富有感觉等功能。它不是一个独立的体节，而是第一节的组成部分。口前叶具有多种类型，常因种类而异。主要有合叶、前叶、上叶、穿人叶、前上复合叶、前上叶等 6 种。蚯蚓的口位于围口节主体与口前叶相接的腹面。由于多数蚯蚓的口前叶和围口节主体有明显的沟状分界，往往误以为是节间沟。陆栖蚯蚓的围口节无眼和吻，而水栖的蚯蚓则有。围口节主体和前叶连接的方式在种间是不相同的，常用来作为分类特征。
蚯蚓具有特殊的刚毛器官，它们是附属于体壁的运动器官，主要由刚毛，刚毛囊和刚毛肌肉所组成。刚毛是坚硬的几丁质，刚毛囊内有形成细胞，当刚毛受损脱落后，可再生出新的刚毛来替代。刚毛肌肉由牵引肌、缩肌组成，它们可以交替伸缩，使刚毛伸出或缩人体壁。蚯蚓的刚毛在穴内或地面能行使支撑作用，加上体壁肌肉的伸缩，蚯蚓就能蠕动爬行。刚毛的种类和形态多种多样，常随种类的不同而有差异，一般常见的刚毛有．钩状刚毛等。刚毛的粗细和性状有时也有差异。如在雄孔和前列腺附近的交合刺，受精囊孔附近以及某些体节的交配毛，都是变态刚毛，统称为生殖刚毛。在交配时生殖刚毛用以帮助束缚其配偶身体，或刺激配偶，或有助于将精液输送到配偶的受精囊内。然而，刚毛的排列形式和数量常随不同种的蚯蚓而有差异。水栖蚯蚓的刚毛每个如体节生有 4 束，在背腹及两侧排列。每束刚毛多者几条，几十条，少者也有 1 条的。每束刚毛的种类、形态和数量，往往不同，即使同种蚯蚓不同体节，甚至同一体节背腹与两侧也常有差异。陆栖蚯蚓的刚毛排列形式，主要有对生型排列和环生型排列。在对生型排列中，各体节常有 4 对刚毛，在蚯蚓身体上排列为 8 条纵行。又可依据刚毛对的距离远近分为紧密对生（每对刚毛之间距离较小）和宽对生（刚毛之间的距离较宽）；稀疏对生（刚毛间距很大），以至刚毛成对不明显；环生型排列即各体节的刚毛呈环状排列，我们常见的陆栖虹蚓多为此型排列。刚毛间距的特征常是分类学上鉴定的依据，有的用等号或大于、小于的符号来表示。如赤子爱胜绷（即北星 2号）的刚毛排列为： aa = bc = 4ab ; dd≥1/2u （体节周长）。
蚯蚓的环带即是生殖带，这是在成熟的蚯蚓身体上经常见到的一种戒指状物。陆栖蚯蚓在生殖时期，此环带特别显著。但许多水栖或半水栖蚯蚓，线蚓科种类的环带仅仅在蚓茧形成时期才出现。蚯蚓环带的位置和形状，因种类的不同也有差异。但同种蚯蚓的环带之位置基本是固定的（有时也向前或向后延伸 1 一 2 个体节）。通常以环带所占体节的首末节数来表示。一般大型蚯蚓的环带多在生殖腺所在体节上或稍后的体节上，小型的蚯蚓环带一般在生殖腺附近的体节上。蚯蚓环带的形状通常有两种，即指环形和马鞍形。环带是由蚯蚓身体前端若干体节特化而成，其腺上皮特别厚。环带背部表皮一般可分为 3 层：表层为粘液细胞，当蚯蚓交配时，粘液细胞的分泌物可形成细长的管子来束缚蚯蚓的身体；中层为大颗粒腺细胞，其分泌物形成蚓茧的膜；里层为细颗粒腺细胞，其分泌物形成蚓茧的蛋白液。所以环带是蚯蚓繁殖时的重要器官。
在蚯蚓身体的表面还有许多开孔，如背孔、头孔、肾孔、雄性生殖孔、雌性生殖孔、受精囊孔等等。这些开孔各司其功能。
背孔系陆栖蚯蚓背中线上许多节间沟中的小孔；它们与蚯蚓体腔相通，能排出体腔液，湿润蚯蚓的身体表面。尤其当蚯蚓受到强烈刺激时，体腔液能从背孔迅速排出起到保护的作用，但水栖的蚯蚓无背孔。背孔的有无和位置，特别是第一背孔的位置常是蚯蚓鉴别的特征之一。
头孔与背孔较相似，它位于口前叶和围口节主体的交界处。通常仙女虫科、线蚓科、带丝蚓科的种类具有头孔。
肾孔系肾管向外的开口，能排泄代谢的废物。陆栖蚯蚓的肾孔多位于身体侧面，而水栖纸蚓的肾孔位于背侧刚毛束的前方。
雄性生殖孔系输精管通向体外的开口，不同种的蚯蚓，其雄孔的位置和数量也不同。雌性生殖孔系输卵管通向体外的开口，因种类不同，其数量和位置也不同。受精囊孔系受精囊的开口，当蚯蚓交配时，对方的精液由此孔流人受精囊内贮存。受精囊孔的位置和数量也是鉴别种类的特征之一。有少数种类，如双胸蚓属的种类，无此受精囊孔。
蚯蚓的体壁是由角质层、表皮层、层神经组织、肌肉层和腹膜壁层构成，其表面具有刚毛器官。
表皮的最外层为角质层，之下由基底细胞、支持细胞、粘液细胞、蛋白腺细胞、感觉细胞等表皮细胞组成。
角质层很薄，为非细胞层，无色而透明，包括两层或多层，每一层都由交织的胶原纤维组成，在其下面具有数层均匀的非纤维层。角质层有许多小孔穿透。表皮是由不同种类的单层细胞所组成。这些细胞分泌物质形成角质层。腺体细胞的两手形式是粘液细胞或杯形细胞和白蛋白细胞，泌粘液于角质层表面层防止干燥，便于蚯蚓在土攘中运动。
肌肉层包括外围的环肌肉层、内侧较厚的纵肌层以及收缩性能比环肌更强的斜纹肌。它们交织有序地分布在疏松的结缔组织里。蚯蚓就是依靠这些肌肉的协同伸缩，使体壁运动以及消化道、心脏等内部器官蠕动。腹膜壁层系体壁纵肌层内侧的一薄层细胞、体壁肌肉和腹膜壁层一起构成。脏壁肌肉和腹膜脏层一起组成了脏壁层。体壁层和脏壁层所围成的空腔即真体腔。腔内充满体液，有着各种内部器官。蚯蚓的体腔被隔膜分隔成若干小室，隔膜上有由括约肌控制的小孔，体腔液可通过这些小孔，运送到相邻的体节中。折闯的肌肉、体腔和体腔液构成一个完整的系统，对于蚯蚓的运动、掘穴、取食、繁殖、避敌等有着重要的作用。
蚯蚓的体腔液一般为乳白色具粘性的液体，其中含有大量的水分和悬系着的各种细胞和颗粒。如形状不定的阿米巴细胞，即吞噬细胞，具有吞噬作用；富有液泡，圆盘形的淋巴细胞；能分泌粘液的粘液细胞以及黄色细胞等等。体腔液中还含有上述细胞的代谢产物和碳酸钙结构，还含有某些酶类、激素等，有时还有寄生的原生动物 ― 丝虫和细菌等。有些种类的蚯蚓，其体腔液还具有特殊气味，如赤子爱胜蚓具有大蒜气味。
