Il s'agit de lianes grimpantes souvent epiphytes, plus rarement des arbustes ou de petits arbres persistants. Les feuilles, alternes (Marcgravia ou spiralées, sont simples, souvent coriaces, aux marges entières ou finement crenelées, et dépourvues de stipules. Certains genres comme Marcgravia et Norantea présentent un remarquable bimorphisme foliaire.

Les fleurs sont actinomorphes, hypogynes et bisexuées. Elles sont groupées en racèmes terminaux, pendants, souvent ombelliformes. Les bractées sont transformées urnes nectarifères.

Elles se composent de 4-5 sépales imbriqués et persistants, parfois inegaux, et de 3-5 pétales imbriqués, libres ou soudés formant un capuchon caduc (Marcgravia). Les 3 ou plus étamines sont libres ou diversement soudées, uniseriées, et ont des anthères basifixes, biloculaires, à dehiscence introrse et longitudinale. L'ovaire est supère et possède tout d'abord 1 loge, puis 2 et plusieurs autres par division des placentas. Les ovules sont nombreux. Le stigmate à 5 lobes possède un style court.

Les fruits sont des capsules apiculées, à déhiscence basale, loculicide et septicide, ou des baies globuleuses, charnues et indéhiscentes. Les nombreuses petites graines sont dépourvues d'albumen. Chacune possède un embryon légèrement courbé, une grande radicule et de petits cotylédons.

Les Marcgraviaceae sont une famille qui était incluse par certains spécialistes parmi les Theaceae.

Les Marcgravia sont des plantes grimpantes épiphytes possédant deux sortes de feuilles. Les rameaux grimpants ont des feuilles petites, disposées sur deux rangées, arrondies, sessiles, toujours rougeâtres, accolées au support et considérées comme juvéniles. De son cote, la tige développe des racines adventives. A l'âge adulte, la tige devient pendante et les feuilles se transforment progressivement jusqu'à être pédonculées, vertes, coriaces et lancéolées. Le processus est réversible et les feuilles peuvent reprendre une forme juvénile pour permettre à la plante de grimper à nouveau. Chez des espèces, l'inflorescence est dressée, les fleurs dressées également, mais les nectaires sont pendants. Chez d'autres espèces, l'inflorescence est pendante. La pollinisation de certaines espèces passe par les oiseaux-mouches, les lézards, ou les abeilles. Certaines encore s'autopollinisent avant l'ouverture des fleurs.