Тело ротоногих крупное (от 10 до 34 см длиной) и расчленено на следующие отделы (или тагмы): протоцефалон, челюстегрудь — из слитных трёх челюстных и четырёх грудных сегментов, грудь — из четырёх свободных сегментов и мощно развитое сегментированное брюшко. Первая пара грудных ножек — чувствующая, со второй по пятую пары — хватательные, а последние три пары — ходильные. На 1—5-й парах грудных ног имеются жабры. Хватательные ноги имеют необычную особенность: в них последний членик острый, зубчатый, подобен лезвию и вкладывается в продольную борозду предпоследнего членика, как перочинный нож. Первая пара хватательных ножек самая крупная, ими схватывается добыча, а остальные хватательные ножки её удерживают. По строению хватательных ног ротоногие похожи на насекомых-богомолов, что и послужило поводом для их названия.
Брюшной отдел длиннее передней части тела. Первые пять брюшных ножек двуветвистые, листовидные, с перистыми щетинками. Функции передних брюшных ножек весьма разнообразны. Благодаря их взмахам, ротоногие плавают. Кроме того, на всех передних брюшных ножках располагаются жабры, имеющие вид тонкостенных, многократно ветвящихся придатков. Первые две пары брюшных ног у самцов преобразованы в копулятивный аппарат. Последняя пара брюшных ног уплощенные. Вместе с тельсоном они образуют хвостовой плавник. Развитие с метаморфозом.
Среди существующих ныне животных раки-богомолы обладают одной из самых сложных зрительных систем[2]: У раков-богомолов 16 цветочувствительных колбочек. Раки-богомолы могут настраивать чувствительность своего длинноволнового зрения, чтобы приспосабливаться к среде[3]. Этот феномен, известный как «спектральная подстройка», по-разному выражен у разных видов[4]. Чероске и его коллеги не обнаружили спектральной подстройки у Neogonodactylus oerstedii, вида, живущего в наиболее равномерно освещённой среде. У N. bredini, вида, обитающего в различных средах глубиной от 5 до 10 м (изредка до 20 м), спектральная подстройка зафиксирована, однако её способность изменять длину наиболее ощущаемой волны не так сильно выражена, как у вида N. wennerae, вида с наибольшим экологическим и световым разнообразием сред обитания.
Средняя полоса глаза состоит из шести рядов специализированных омматидиев — розеток светочувствительных клеток. В четырёх рядах содержится до 16 различных пигментов: 12 из них чувствительны к цвету, а остальные используются в качестве цветовых фильтров. Зрение раков-богомолов воспринимает и поляризованный свет, и многозональные изображения[5]. Их глаза (укреплённые на независимых подвижных стебельках) сами по себе многоцветны и считаются самыми сложными глазами животного мира[6].