En biología, un exoesqueleto se refiere al esqueleto externo quitinoso o calcificado utilizado por numerosos taxones de animales para apoyo estructural y defensa contra los depredadores. Los exoesqueletos se pueden contrastar con los endoesqueletos (esqueletos internos) que tienen los humanos y otros vertebrados. En el mundo animal, los exoesqueletos son mucho más comunes que los endoesqueletos: millones de especies tienen exoesqueletos, mientras que solo unos pocos miles tienen endoesqueletos. Se cree que 18 linajes han desarrollado exoesqueletos calcificados solos, mientras que otros han evolucionado quitinosos y otros tipos de exoesqueletos. Los exoesqueletos son especialmente populares entre los artrópodos y los moluscos, dos de los filos animales más grandes que existen.
El exoesqueleto aparece por primera vez en el registro fósil muy temprano, hace unos 550 millones de años, cuando aparecen pequeños animales en forma de tubo llamados Cloudina en el registro fósil. Los paleontólogos no están del todo de acuerdo en lo que realmente era Cloudina, pero la suposición popular actual es que era un poliqueto, un anélido marino. Cloudina es la primera de la pequeña fauna de conchas, numerosos animales con caparazón de carbonato que evolucionaron justo al comienzo del período Cámbrico hace 545 millones de años. La aparición de la pequeña fauna de conchas marca el inicio del período Cámbrico.
Un exoesqueleto tiene numerosos beneficios para el organismo o linaje que lo desarrolla: en primer lugar, brinda protección. Aparentemente, es uno de los mecanismos de defensa más fáciles de evolucionar y probablemente surgió en los primeros días de la depredación animal. Incluso los primeros exoesqueletos del registro fósil parecen tener perforaciones, lo que indica depredación. Muchos de los primeros animales en desarrollar un exoesqueleto fueron aparentemente moluscos. Kimberella, una criatura parecida a un molusco que existió hace 555 millones de años, tenía un caparazón duro, pero no estaba mineralizado, por lo que no era un verdadero exoesqueleto. Los exoesqueletos mineralizados aparecerían en grandes cantidades poco después.
Además de proteger contra la depredación, un exoesqueleto proporciona soporte estructural para un animal. En algunos casos, esto les permite un tamaño máximo mayor del que podrían alcanzar de otra manera. Por ejemplo, Dunkelosteus, un pez de 6 m (20 pies) que es considerado uno de los cazadores marinos más temibles de todos los tiempos, era un placodermo, un animal cuyo gran tamaño fue parcialmente posible gracias a la robusta armadura que cubría su cabeza. Aunque los vertebrados son en general más grandes que los invertebrados (en parte porque dominan la tierra), los invertebrados de tamaño mediano con exoesqueletos generalmente están mejor que los que no lo tienen, como lo demuestra el éxito del phyla más grande del reino animal, los artrópodos.