Les étoiles de mer respirent par simple diffusion à travers leurs pieds tubulaires, ainsi qu'avec des branchies dermiques qui maintiennent l'eau en mouvement avec les cils. L'oxygène est transporté à travers le corps via des canaux remplis de fluides peu différents de l'eau environnante, sans cellules ou composés sanguins spécialisés pour aider à transporter l'oxygène ou le dioxyde de carbone. Tous les échinodermes, comme les étoiles de mer, ont des systèmes respiratoire et circulatoire très simples.
Les étoiles de mer, comme tous les échinodermes, se déplacent extrêmement lentement. Leurs faibles besoins énergétiques sont en grande partie ce qui leur permet de fonctionner avec des systèmes respiratoires aussi inefficaces. Ils comptent sur leur endurance et leurs capacités de régénération, plutôt que sur leur vitesse ou leur capacité à se battre, pour se protéger. Malgré cela, ce sont des prédateurs voraces, se nourrissant de proies sessiles ou au moins aussi lentes qu'eux, y compris les bivalves, comme les palourdes, ainsi que d'autres étoiles de mer dans certains cas.
Le même système circulatoire à base d'eau que les étoiles de mer utilisent pour transporter les gaz dissous est également utilisé en mouvement via leur système de mouvement hydraulique. Chaque bras d'une étoile de mer porte de nombreux pieds tubulaires, qui sont de minuscules tentacules mobiles avec des ventouses à l'extrémité. Ceux-ci sont étendus en y forçant de l'eau, puis aspirés par les muscles.
