Les Callitrichaceae sont une petite famille de plantes herbacées annuelles ou vivaces, aquatiques, totalement immergées ou amphibies, rarement terrestres. Les tiges sont frêles, généralement érigées, avec la partie inférieure rampante et enracinée. Quand elles sont immergées, elles sont allongées, la partie émergée étant plus courte.

Les feuilles sont opposées et décussées, mais forment souvent des rosettes à l'extrémité des tiges flottantes. Les feuilles immergées sont généralement linéaires, avec un apex souvent fourchu. Les feuilles flottantes ou aériennes sont linéaires, elliptiques, oblongues ou spatulées. Les marges sont entières, très rarement dentées. Il n'y a pas de stipules, mais la base des feulles sont souvent jointes par un anneau entourant chaque noeud.

Les fleurs sont minuscules, unisexuées, avec monécie, exceptionellement dioecie, et généralement solitaires ou plus rarement géminées.

Elles sont apérianthées. La fleur mâle consiste en une étamine au filet mince avec une anthère biloculaire à dehiscence logitufinale. La fleur femelle consiste en un ovaire unique et nu, avec deux styles allongés. L'ovaire possède 2 carpelles divisés chacun longitudinalement en 2 loges, chacune renfermant un ovule anatrope et pendant.

Le fruit est schizocarpique, se divisant en 4 nucules monospermes ailés ou carénés. Les graines ont un albumen charnu. La pollinisation peut se faire sous l'eau, ou sur des tiges florifères aériennes.

Les liens des Callitrichaceae sont très discutés. Certains spécialistes les rapprochent des Euphorbiaceae, par leur structure florale très simplifiée, d'autres des Lamiaceae ou des Boraginaceae. Par différents aspects, le genre Callitriche ressemble aux Tetrachondraceae.

La plupart des espèces prennent des forment variées, adaptées à leur environnement, et rendant leur identification très imprécise.