Cuando los fósiles de Naraoia fueron hallados en el célebre Burgess Shale, su morfología desconcertó a los paleontólogos. Su cuerpo estaba cubierto por un escudo continuo que ocultaba la mayor parte de su anatomía, lo que dificultaba su clasificación. Durante años se creyó que era un crustáceo, ya que difería notablemente de los trilobites conocidos. Sin embargo, cuando Harry B. Whittington comenzó a diseccionar especímenes —Naraoia era uno de los animales más abundantes del yacimiento— descubrió que las patas y branquias eran prácticamente idénticas a las de los trilobites. Este hallazgo llevó a reclasificar el género dentro de la clase Trilobita. Durante un tiempo, la especie Misszhouia longicaudata se consideró parte de Naraoia bajo el nombre N. longicaudata, hasta que en 1997 se reconoció como un género distinto.

El cuerpo de Naraoia es extremadamente aplanado dorsoventralmente. La región dorsal está formada por un escudo cefálico ovalado o semicircular no calcificado (cefalón) y un escudo caudal (pigidio) más largo que el cefalón, sin segmentos corporales intermedios visibles. El cuerpo se estrecha en la articulación entre ambas regiones. Las antenas, largas y compuestas por numerosos segmentos, se proyectan lateralmente. Naraoia carece de ojos, lo que sugiere un estilo de vida adaptado a ambientes de baja luminosidad o a hábitos de madriguera. El sistema digestivo es uno de sus rasgos más distintivos: el intestino ocupa entre el 14 y el 18% del ancho corporal y está acompañado por cuatro pares de grandes sacos digestivos o ciegos. El cefalón contiene divertículos ramificados que ocupan gran parte de su volumen, a diferencia de lo que ocurre en Misszhouia. Los apéndices son birrámeos, como en los trilobites, con exópodos provistos de grandes lóbulos distales en forma de paleta y cortas ramas laterales aplanadas (setas). El endópodo, conocido en detalle solo en N. compacta, está formado por seis podómeros.

Las especies de Naraoia se han encontrado en Canadá, Estados Unidos, el sur de China y Australia, en depósitos que abarcan desde el Cámbrico Inferior (Atdabaniano) hasta el Silúrico Superior (Pridoli). Esta distribución amplia tanto en tiempo como en espacio demuestra que el género fue exitoso y persistente, ocupando diversos ambientes marinos durante más de cien millones de años.

Los sedimentos hallados en el interior del intestino de Naraoia sugieren que pudo haber sido un depredador de depósitos, ingiriendo grandes cantidades de sedimento al estilo de una lombriz de tierra. El sistema digestivo, muy grande y complejo, indica que su dieta era pobre en nutrientes, lo que coincide con un estilo de alimentación basado en la ingestión de detritos o sedimentos orgánicos. Sin embargo, algunos investigadores han interpretado la morfología digestiva como compatible con la depredación activa. Los grandes lóbulos distales de los exópodos, las setas lamelares, la orientación lateral de las antenas y el ángulo de hasta 90° entre el cefalón y el pigidio, observado en muchos ejemplares, sugieren un comportamiento de madriguera, posiblemente desplazándose bajo el sedimento o removiéndolo para alimentarse.

Probablemente todos los naraoidos habitaban los fondos marinos, ya fuera como detritívoros, depredadores de pequeños organismos o excavadores que removían el sustrato en busca de alimento. Su cuerpo blando y no calcificado, junto con su anatomía especializada, lo convierten en un ejemplo excepcional de la diversidad morfológica de los trilobitomorfos y en un testimonio de la complejidad ecológica de los mares paleozoicos.