La plupart des Liliaceae sont des plantes herbacées et parmi celles-ci, un fort pourcentage ont des organes de réserve renflés, comme des bulbes, des cormes, des rhizomes ou des racines charnues épaisses. Cependant, certains genres comme Aloe et Haworthia sont des plantes succulentes aux feuilles persistantes, parfois arborescentes, et quelques autres comme Lapageria sont des plantes grimpantes aux tiges ligneuses et au feuillage persistant. En Australie, de nombreux genres ont évolué dans des conditions extrêmes de sécheresse et n’ont que peu de ressemblance avec les autres membres de la famille. Borya, par exemple, produit des touffes de feuilles en forme d’aiguilles et des capitules denses ressemblant à ceux d'Armeria (Plumbaginaceae).

Chez les Liliaceae rhizomateuses, dans le cas le plus simple, le rhizome est monopodial : la pousse florifère se forme à partir d’un bourgeon latéral (Aspidistra). Mais, le plus souvent, le rhizome est sympodial Généralement, il n’y a qu’une seule pousse florifère par an (Polygonatum, Convallaria...), et, plus rarement, plusieurs (Asparagus). Exceptionnellement, la pousse florifère devient ligneuse et persiste plusieurs années (Ruscus). Les feuilles portées par le rhizome sont rudimentaires, réduites à des écailles et dépourvues de chlorophylle. Mais, lorsque le rhizome est jeune, il porte également des feuilles aériennes complètes, qui sortent de terre pour s’épanouir ; en effet, ces feuilles sont nécessaires à son alimentation carbonée. Devenue adulte, la plante fleurit et la pousse florifère porte de nombreuses feuilles vertes à la base. Celles ci suffisent à alimenter le rhizome et même à mettre en réserve les substances nécessaires à la pousse suivante : le rhizome ne porte plus que des écailles. Un cas plus particulier est celui où toutes les feuilles assimilatrices de la base disparaissent : la pousse florifère est alors limitée à l’inflorescence qui, pour compenser la perte des feuilles assimilatrices, transforme ses rameaux en cladodes (Ruscus, Asparagus).

Les Liliaceae bulbeuses ont aussi une tige modifiée, le bulbe, mais, contrairement au rhizome, extrêmement courte et d’orientation verticale. Les feuilles, dépourvues de chlorophylle, dilatées et généralement réduites à la gaine, sont emboîtées les une dans les autres : on les appelle des écailles si leur insertion sur le bord du bulbe n‘est qu’un croissant (Lilium), des tuniques si c’est un anneau, les bords latéraux étant réunis l’un à l’autre. Dans ce dernier cas, il peut arriver que les tuniques les plus internes se prolongent par un limbe aérien et chlorophyllien (Hyacinthus). Le bourgeon terminal de cette tige donne la pousse aérienne florifère, parfois accompagnée de pousses issues de bourgeons axillaires. Bien que la croissance au cours des années se fasse en hauteur, les bulbes ne sortent pas progressivement du sol. En effet, d’une part les parties les plus anciennes du bulbe se désorganisent (chez Lilium, les pousses bulbeuses correspondent à 2-3 ans ; chez Tulipa, il y a destruction rapide des pousses précédentes, et le bulbe est limité à une seule pousse bulbeuse) ; d’autre part, les jeunes racines ont la particularité de se contracter et de renfoncer le bulbe en terre.

On assiste chez les bulbes à deux courants évolutifs. Par évolution régressive, les bulbes, de vivaces, peuvent devenir bisannuels ou annuels (Allium). Généralement cette évolution régressive est compensée par des phénomènes de multiplication végétative par des bulbilles, des caieux, assurant la survie de l’espèce. D’autre part, par surevolution, les bulbes se transforment en bulbes solides : les feuilles, au lieu de constituer des organes de réserves, se réduisent à des bractées protectrices, tandis que sa base se développe en une masse volumineuse dans laquelle les réserves s’accumulent (Colchicum). Ce type montre également le passage du bulbe au rhizome. Dans certains cas (Verartrum), on ne sait pas très bien si l’on est en présence d’un bulbe solide ou d’un rhizome à course plus ou moins oblique

Les feuilles, généralement caduques, alternes, opposées ou pseudo-verticillées, peuvent être basales, linéaires et pennatinervées (Ornithogalum, Endymion, Eremurus, Anthericum) ou caulinaires, ellipsoïdales et avec des nervures en former de filet (Trillium). Chez Gloriosa, des vrilles sont produites à l’extrémité des feuilles, alors que chez Asparagus, les feuilles sont réduites à des écailles insignifiantes. Chez Ruscus, il en est de même, et ce qui parait être des feuilles endurcies sont en fait des rameaux latéraux cladodisés.

La structure est typique des Liliopsides. Dans la tige, on distingue un parenchyme cortical réduit et un parenchyme médullaire prépondérant. L’oxalate de calcium est fréquent, sous forme de prismes ou de raphides. Dans certains cas, on trouve des cellules à essence (Allium), à mucilage (Scilla, Hyacinthus), à tanin (Scilla, Aloe), à anthraglucosides (Aloe).

Les fleurs sont généralement actinomorphes, rarement zygomorphes, et bisexuées, parfois solitaires (Tulipa, Paris), sont groupées en racèmes, en panicules ou en cymes (Hemerocallis). Les fleurs d’Allium sont groupées en cyme umbelliforme à 2-3 fleurs, ou peuvent être en un énorme capitule sphérique aux fleurs nombreuses. Il peut y avoir une ou plusieurs bractées, parfois involucrales ou engainantes.

Le périanthe est généralement constitué de 6 segments en 2 verticilles, il y en a rarement 4 ou plus de 6. Ils sont plus ou moins égaux, libres (Tulipa, Lilium) ou soudés en un tube (Kniphofia, Convallaria, Colchicum). Les 3 segments externes sont parfois plus petits que les internes et plutôt sépaloïdes, entourant et protégeant les 3 segments internes dans le bouton (Calochortus).

L'androcée est généralement consituée par 6 étamines, rarement au nombre de 3-12, toujours disposées face aux segments du perianthe. Parfois, un des deux verticilles d'étamines est transformé en staminodes. Lres filets sont parfois dilatés. Les anthères, basifixes, versatiles ou dorsifixes, ont 2 loges à déhiscence généralement longitudinale, introrse ou extrorse. L’ovaire, à 3 carpelles soudés, est supère, rarement infère ou semi-infère, généralement avec 3 loges, parfois au nombre de 2 ou 4, et des placentas axiles, rarement avec 1 seule loge et des placentas pariétaux. Les ovules anatropes, bitégumentés, sont généralement nombreux, rarement solitaires, et disposés sur 2 rangs dans chaque loge. Les styles sont entiers ou divisés, rarement libres.

Beaucoup de Liliaceae sont pollinisées par les insectes attirés par des nectaires à la base des segments du périanthe, ceux-ci étant exhibés chez la plupart des espèces du genre Fritillaria.

Le fruit est une capsule sèche, loculicide ou septicide, ou, moins fréquemment, une baie charnue. Les graines ont un embryon droit ou courbé et un albumen abondant. Chez certains Lilium, les graines sont ailées, et chez d'autres genres, on peut retrouver des elaiosomes.

C’est une famille proche des Iridaceae et des Amaryllidaceae.

Les Liliaceae représentent un bel exemple de famille artificielle car polyphylogénique. Telle que définie ici, on parle de Liliaceae au sens large (A. Cronquiost, 1981, 1988 et 1993). Mais les études phylogénétiques rècentes (Angiosperm Phylogeny Group 1998; P. J. Rudall et al. 1995; K. L. Wilson and D. A. Morrison 2000) démontrent que cette famille devrait être clairement scindée en plusieurs autres familles, correspondant pour la plupart aux sous-familles des classifications classiques. Ainsi, certains auteurs démendreraient les Liliaceae en une trentaine de familles distinctes. Par conséquent, alors que Cronquist (1981) attribuait environ 280 genres et 4000 espèces à la famille, Thorne (2000) l'a réduite à environ 11 genres et 550 espèces.

Les membres de la famille présentent un intérêt horticole très important. Le genre Tulipa est probablement le plus populaire. il y a depuis deux siècles un grand nombre d’hybridations parmi les tulipes, mais certaines espèces sont des plantes de jardin connues depuis le XVIe siècle.

Beaucoup d’autres d’espèces sont ornementales : les Aloe, l'agapanthe (Agapanthus umbellatus), les Gloriosa, le muguet Convallaria majalis, les Allium, Asparagus, Aspidistra eliator, Hemerocallis, Hosta, Muscari, Scilla, les jacinthes Hyacinthus, les lis Lilium, sources de nombreuses races horticoles, etc. 

Outre leurs qualités ornementales, d’autres Liliaceae présentent des propriétés pharmacologiques : le jus des feuilles de divers Aloe, dont A. socotrina, après évaporation laisse un résidu, l’aloès, employé comme laxatif. Les graines de Colchicum autumnale contiennent un alcaloïde, la colchicine, utilisé pour traiter l’arthritisme et bloquer les divisions cellulaires chez les végétaux afin d’obtenir des polyploïdes. Le bulbe de la scille rouge (Urginea maritima) sert à préparer des raticides et était employé autrefois pour traiter des maladies du coeur. Le muguet Convallaria majalis contient des glucosides qui en font un succédané de la digitaline.

Enfin, certaines Liliaceae ont des organes comestibles : jeunes tiges d’Asparagus officinalis (asperges) ; bulbes de Camassia consommés par les indiens d’Amérique du Nord ; feuilles d’Eremurus aurantiacus en Afghanistan ; baies de Lapageria rosea au Chili ; tubercules d’Ophiopogon japonicus (l’herbe aux turquoises des Japonais), sans omettre le genre Allium de l’hémisphère Nord (A. ampeloprasum, poireau d’été ou carambole ; A. ascalonicum, échalote ; A. cepa, oignon ; A. fistulosum, ciboule ; cive ou oignon d’hiver ; A. porrum, poireau ; A. sativum, ail ; A. scorodoprasum, rocambole ; A. schoenoprasum, civette, ciboulette).