Spośród innych ssaków wyróżnia je budowa kręgosłupa. Odcinek szyjny kręgosłupa składa się z 8–10 kręgów, co jest wyjątkiem w świecie ssaków (typowo 7 kręgów szyjnych), a leniwcom trójpalczastym zapewnia możliwość obracania głowy o ponad 270° w kierunku przednio tylnym, na boki natomiast aż o 330°. Badania rozwoju embrionalnego leniwców wykazały, że kręgi >7 rozwojowo należą do odcinka piersiowego.
Leniwce przystosowały się do połykania w odwrotnej niż większość ssaków pozycji. Budowa żołądka jest złożona i pozwala na trawienie dużej ilości pokarmu roślinnego – liści i gałązek. Pokarm powoli fermentuje. Trawią go obecne w przewodzie pokarmowym bakterie z grupy Firmicutes i Proteobacteria (w tym np. z rodzaju Neisseria). Narządy wewnętrzne przytwierdzone są pasmami łącznotkankowymi do dolnych żeber, żeby nie osuwały się na płuca i nie utrudniały zwierzęciu oddychania.
Ogon jest zredukowany.
Cechą charakterystyczną tej rodziny leniwców jest obecność trzech długich palców dłoni i stóp, uzbrojonych w trzy potężne, hakowato zagięte pazury, dzięki którym mogą się zwieszać z gałęzi drzew.