主要食其他蠕虫及海产小动物。临近生殖时，多数种类体後部因有精子或卵而膨大。通常在夜间离开海底浅洞穴到近海面处排出性细胞。受精卵孵出球形幼体。有些种在洞内生殖。雌体排卵後即死去，并被雄体所食，由雄的孵卵。有的雌雄同体，自体受精。
沙蚕在潮间带极为习见，亦见于深海，在岩岸石块下、石缝中、海藻丛间，以及珊瑚礁或软底质中均为占优势的无脊椎动物。除生活于淡水或半咸水的日本刺沙蚕等少数种在生殖前无多大形态变化外，沙蚕科的多数种在生殖前发生明显的形态变化，称异沙蚕体，有的有性节出现于体中后部，使虫体呈现两个不同的体区；有的如大眼沙蚕、中沙沙蚕等有性节仅发生在体中部，使虫体呈现前部无性节、中部有性节、后部无性节三个明显的体区。异沙蚕体的主要变化是：口前叶触手和触角缩短，眼变大并具晶体，疣足在无性节仅背、腹须膨大，而在有性节除背、腹须基部膨大外，并出现附加的叶片状突起,刚毛叶变为宽扁叶片状或扇形,刚毛亦逐步为游泳桨状刚毛所替代。雄性的背须具齿状乳突、肛节长出特化的感觉乳突。内部变化包括肌肉的分解和重组、消化道的自融、体腔充满生殖产物，结果使虫体变化（雄性乳白色、雌性蓝绿色），这都有利于沙蚕由底栖转入生殖浮游。由于环境（温度、月光等）的影响，性成熟的雌、雄沙蚕个体先后离开栖息地，起浮于海面排精放卵。多个雄性个体围绕雌性个体旋转运动，这种生殖现象称为婚舞。婚舞后，雌雄个体大多下沉于海底死去。现中国发现具异沙蚕体的沙蚕有35种。
