Однолетние, двулетние и многолетние травянистые растения, реже, преимущественно в тропиках кустарники, лианы и небольшие деревья. Стебли простые или ложно вильчато ветвящиеся. Листья супротивные, изредка мутовчатые или очередные, иногда только прикорневые в густой розетке, простые, цельнокрайние, обычно голые, сидячие или на черешках. Черешки часто ширококрылатые, всегда с хорошо развитым или сросшимся влагалищем. Прилистники отсутствуют. Цветки обоеполые, актиноморфные, иногда слегка зигоморфные, одиночные или собранные в щитковидно-метельчатые соцветия, обычно четырехчленные или пятичленные. Венчик сростнолепестный, в бутонах скрученный, чрезвычайно разнообразный по форме, размеру и окраске. Чаще всего встречается воронковидный, колокольчатый, реже трубчатый или колесовидный венчик, нередко между лопастями венчика имеются складки или лопасти. Венчик у различных видов варьирует от 0, 5 до 7 см диаметром, иногда у тропических видов достигает диаметра 12-18 см, чаще всего ярко окрашенный и глянцево-блестящий, очень декоративный. Цветки имеют довольно долговечны, они живут от 3 до 7 дней, в течении которых закрываются на ночь и открываются на восходе солнца, а также остаются закрытыми в дождливую погоду. Чашелистики в числе лепестков, чашечка обычно сростнолистная, более или менее глубокораздельная. У большинства видов нектарники развиваются на цветоложе у основания завязи, образуя разной формы валики или что-то вроде четырех-пятилопастного воротничка. У некоторых видов нектарники располагаются у основания лепестков и представляют собой срединные одиночные или парные ямки, окруженные и прикрытые бахромчатой каймой. Иногда нектарники расположены на чашелистиках и даже на тычинках. Тычинки в числе лепестков, нитями прирастающие к трубке венчика и чередующиеся с зубцами его отгиба. Гинецей состоит из двух плодолистиков. Завязь верхняя, одногнездная, иногда почти двугнездная в результате образования и разрастания ложной перегородки. Семязачатки многочисленные. Плод – многосемянная кожистая коробочка, раскрывающаяся двумя створками, иногда ягода.
74 рода, 1200 видов. Произрастают практически повсеместно, большинство видов в умеренных районах земного шара, особенно часто в альпийском и субальпийском поясе гор.
В декоративном садоводстве используются 16 родов. Многие виды высокодекоративны. Некоторые горечавковые широко используются и официальной, и народной медициной в качестве лекарственных растений.