Животное относится к панцирным рыбам (плакодермам). Их характерная особенность — прочные пластины, покрытые кожей. У дунклеостея они располагались в верхней части тела, защищая голову. Именно «бронированные» черепа рыб в виде ископаемых окаменелостей сохранились до наших дней. Их средняя длина составляла около 1 м. Точные размеры тела дунклеостея неизвестны — ученые, опираясь на косвенные данные, лишь строят предположения.
Впервые череп хищной рыбы обнаружили во второй половине XIX в. В 1873 г. существо получило научное описание, но названо было динихтис. В середине XX в. дунклеостей обрел свое нынешнее имя в честь знаменитого палеонтолога Дэвида Дункла (Данкла), посвятившего многие годы исследованию животного.
Ископаемые останки разных видов дунклеостея находят во многих точках земного шара: в США, Канаде, Польше, Бельгии, Китае, Марокко, Боливии и на севере России. Возможно, в будущем этот список пополнится новыми географическими точками.
О поведении дунклеостея известно немного. Повреждения на некоторых панцирных пластинах могут быть следами столкновений или нападений сородичей, но по ним нельзя уверенно восстановить социальный образ жизни. Дунклеостей существовал в позднем девоне и исчез вместе с другими крупными плакодермами во время девонских кризисов.
Дунклеостей был одним из крупнейших морских хищников позднего девона и, вероятно, питался крупной рыбой и другими морскими животными. Полная форма его тела достоверно не известна, поэтому скорость плавания и конкретные приемы охоты реконструируются лишь приблизительно.
Дунклеостей не был первым позвоночным с челюстями — челюстноротые появились значительно раньше. Его собственный челюстной аппарат был необычайно мощным: вместо обычных зубов режущую кромку образовывали костные пластины. Биомеханические модели показывают, что пасть могла открываться быстро и создавать всасывающий поток, помогавший захватывать добычу.
Еще одной крупной панцирной рыбой, сравнимой по размерам с дунклеостеем, был титанихтис. Он также обитал в морях и океанах девонского периода. Челюсти титанихтиса были лишены заостренных пластин. Он питался планктоном, засасывая его вместе с водой наподобие современных китов.