Palaeoscolecida presenta un cuerpo cilíndrico, alargado y estrecho, que en algunas especies puede alcanzar decenas de centímetros de longitud, lo que los convierte en animales sorprendentemente grandes para su época. El cuerpo de Palaeoscolecida se divide en dos regiones principales: una probóscide blindada, comparable al introverto de los priapúlidos modernos, y un tronco cubierto por una cutícula parcialmente segmentada. La probóscide de Palaeoscolecida está recubierta internamente por numerosas fibras musculares, lo que permitía su protrusión y retracción, una adaptación típica de animales excavadores o depredadores de invertebrados blandos.

La cutícula de Palaeoscolecida está formada por placas fosfáticas entrelazadas de múltiples tamaños, que cubren la mayor parte del cuerpo y generan un patrón transversal repetitivo que da al tronco una apariencia segmentada. Este patrón es uno de los rasgos diagnósticos más importantes de Palaeoscolecida. Aunque el tronco de Palaeoscolecida es bilateralmente simétrico, la región anterior muestra una simetría radial, lo que sugiere una transición anatómica entre la probóscide y el resto del cuerpo. La parte posterior de Palaeoscolecida alberga el ano terminal y, en algunas especies, una o dos protuberancias semejantes a ganchos, que podrían haber tenido funciones locomotoras o defensivas. En ciertos fósiles de Palaeoscolecida del Cámbrico Inferior se ha identificado una cavidad interna en forma de saco, cuya función aún no está completamente clara.

En algunos Palaeoscolecida del Cámbrico Medio de Australia central y del Cámbrico Inferior de Chengjiang se han encontrado apéndices caudales que recuerdan a los de priapúlidos actuales y a las espinas latero-terminales de los quinorrincos. Estas similitudes refuerzan la idea de que Palaeoscolecida ocupa una posición evolutiva cercana al origen de los ecdisozoos modernos, especialmente dentro del linaje de los gusanos marinos con probóscide.

Palaeoscolecida, con su cutícula fosfatizada, su probóscide musculosa y su tronco segmentado, representa un grupo clave para comprender la evolución temprana de los ecdisozoos. Su abundante registro fósil, especialmente en forma de escleritos aislados, ha permitido reconstruir su anatomía y su diversidad, revelando un linaje que combina rasgos primitivos con características que anticipan la morfología de los priapúlidos y otros gusanos ecdisozoos posteriores. Aunque Palaeoscolecida no sobrevivió más allá del Silúrico, su legado fósil sigue siendo fundamental para entender la evolución de los animales de cutícula mudable en los mares paleozoicos.