Dikenli karıncayiyenler ilk bakışta bir kirpiye benzeseler de kirpiler ile yakın akrabalıkları yoktur. Dikenleri 6 cm uzunluğa ulaşır ve içleri boştur. Renkleri kahverengi veya sarımsı olur. Bazılarının kılları o kadar uzundur ki, dikenleri kılların arasında görünmez. Soğuk bölgelerde yaşayanların kılları uzun, sıcak iklimde yaşayanların ise kısa olur. Kısa gagalı karıncayiyen 35–53 cm uzunluğa ve 2,5–7 kg ağırlığa, Uzun gagalı karıncayiyen ise 45–77 cm uzunluğa ve 16 kg ağırlığa ulaşır. Tüm tek deliklilerde olduğu gibi dikenli karıncayiyenlerde de cinsel organ, idrar çıkış yolu ve bağırsak çıkışı tek bir delikte birleşir. Türden türe 31° ila 33 °C olan vücut ısısı diğer memelilerde olduğundan düşüktür.