Les Balanophoraceae sont des plantes parasites obligatoires connues pour leur structure réduite, de type fungoide, et leur développement particulier. Les plantes hôtes, dont seules les racines sont attaquées, sont normalement des arbres ou des arbustes. Grâce à ses inflorescences en capitules émergeant du sol, les plantes ont l'apparence de champignons de couleur jaune pâle, brune, rose ou pourpre.

Les parties végétatives sont des tubercules généralement charnus, unissant la plante à son hôte. Ils portent des feuilles écailleuses et exstipulées uniquement chez Lophophytum, les autres genres étant aphylles . Le tubercule peut être composé uniquement de tissus parasites, comme chez Dactylanthus de Nouvelle-Zélande, ou Helosis, Lophophytum et Scybalium, genres néotropicaux. Chez d'autres, le tubercule est en partie composé de tissus parasites et en partie de tissus parasités, comme l'a constaté le botaniste Karle Blume en 1827, période à laquelle ces plantes étaient considérées comme des Champignons.

Les inflorescences se développent à l'intérieur du tubercule, rompant le tissu qui forme alors une pseudo-volve à la base, sauf chez Chlamydophytum, elles arrivent à maturité avant de rompre le tubercule. L'inflorescence peut avoir des ramifications en spirale, comme chez Sarcophyta, ou les capitules peuvent être non ramifiés, plats, ou en forme de massue.

Les fleurs, très nombreuses et minuscules, sont unisexuées ; les plantes sont dioiques ou monoiques ; dans le dernier cas, il y a des inflorescences mixtes avec les fleurs mâles situées vers la base. Chez Helosis, l'inflorescence est couverte d'écailles hexagonales, chacune étant entourée par 2 anneaux concentriques de fleurs femelles, alors que les fleurs mâles sont situées sous les écailles. Les genres ayant des fleurs à odeur douceâtre semblent visités par de petites mouches. Les pédicelles de certaines fleurs femelles deviennent des elaiosomes attirant les fourmis.

Chez les fleurs mâles, le périanthe est valvaire, et doté de 3-8 lobes, ou absent. Il y a 1-2 étamines chez les fleurs mâles apétales, et le nombre d'étamine est égal à celui des segments perianthaires chez les fleurs périanthées. Les anthères ont 2-4 ou plus loges. Chez Hachettea, le filet est rétréci et la seule étamine est uniloculaire. Chez Helosis et Scybalium, les parties inférieures des étamines sont soudées en un tube, et les anthères sont discrètes. Chez d'autres genres, il y a simplement un tube terminé par des sacs polliniques. Les anthères ont une dehiscence longitudinale ou poricide. Le pollen est très réduit, comme chez beaucoup de plantes parasites, et l'exine est très peu ornementée. Le pollen de Mystropetalon est unique chez les plantes à fleur : il est triangulaire, carré ou pentagonal quand on le regarde à son extrémité, mais presque toujours carré quand il est vu de côté.

Les fleurs femelles n'ont pas de périanthe et sont à tel point réduites que les ovules, les placentas et les carpelles ne sont pas facilement reconnaissables. L'ovaire est normalement supère, mais il est infère chez Mystropetalon. Il y a 1-3 loges, chacune avec 1 ovule unique généralement pendant. La placentation est apicale. Les ovules sont représentés par des sacs embryonnaires dépourvus de tégument. Il y a 1-2 style avec un stigmate terminal, mais parfois, le stigmate est sessile.

Les fruits sont des nucules ou des drupes contenant des graines avec un albumen abondant et un petit embryon. Les fourmis dispersent les graines de Mystropetalon.

Les Balanophoraceae sont proches des Cynomoriaceae. Quoique souvent rapprochées des Hydnoraceae et des Rafflesiaceae, elles ne sont probablement pas rattachées aux autres groupes de plantes parasites. Elles ont également des affinités avec les Santalaceae, les Olacaceae. Selon des recherches récentes, le véritable lien, même éloigné, serait le genre Gunnera.

L'unité de la famille est contestée : le parasitisme entraînant des régressions tant dans l'appareil floral que dans l'appareil végétatif, il est toujours arbitraire d'établir des filiations dans une lignée où le parasitisme s'est installé et a progressé. Toutefois la structure de l'ovule et la différenciation de cordons souterrains les rapprochent des Loranthaceae ; les Balanophoraceae seraient alors l'aboutissement de la lignée des Santalales.

A diverse reprises, les Balanophoraceae ont été divisées en 6 sous-familles, maintenant considérées comme des tribus. Parmi ces dernières, 5 possèdent une substance de réserves semblant à de l'amidon, alors que les réserves de la tribu des Balanophorideae accumulent une substance cireuse appelée balanophorine.