La famille est cosmopolite. Beaucoup d’espèces sont des plantes herbacées en forme de rosette originaires des régions arctiques et montagneuses, plusieurs se rencontrent dans les milieux salés ou marécageux, et quelques-unes vivent sur des substances en décomposition, comme par exemple Voyria en Amérique tropicale et dans l’ouest de l’Afrique.

Les Gentianaceae sont une famille de plantes herbacées annuelles ou vivaces, avec quelques arbustes, généralement rhizomateuses. Les mycorhizes sont fréquentes. Elles ont des feuilles opposées et généralement sessiles, rarement alternes (Swertia) ou pseudo-verticillées, munies de nervures qui convergent vers le sommet du limbe, et dépourvues de stipules.

Les inflorescences sont des cymes plus ou moins complexes, parfois sous formes de thyrses ou réduites à des fascicules sessiles ou à des fleurs solitaires.

Les fleurs sont très généralement actinomorphes et bisexuées. De formule 5S + 5P + 5E + 2C, elles sont voyantes, souvent bleues ou jaunes, rouges chez quelques espèces andines. Il y a 4-5, rarement plus, sépales plus ou moins soudés, formant un calice tubulaire,obconique, campanulé ou rotacé. La corolle est sympétale, avec 4-5 lobe, de type tublaire, salviforme, funneliforme, campanulée ou rotacée. La prefloraison des pétales est imbriquée, ou plus rarement valvaire. Des extensions du tube corollaire entre les lobes (plicae) sont parfois présentes. Occasionnellement, les lobes possèdent de longues projections filiformes, comme chez le genre est-africain Urogentias. Des nectaires sont souvent présents, comme écailles ou fossés sur le tube corollaire, ou comme disque ou glandes entourant la base de l'ovaire.

L’androcée est isostemone. Les 5 étamines sont périgynes, insérées de façon diverse sur le tube corollaire. Elles se spiralisent après leur déhiscence chez les Centaurea. Les anthères sont biloculaires, basifixes ou dorsifixes.

L’ovaire est supère et possède 2 carpelles soudés. Les carpelles ouverts sont soudés par leur bords : ils forment ainsi un ovaire à placentation pariétale contenant de nombreux ovules. En fait, on assiste dans la famille au passage de carpelles fermés à placentation axile à ceux à placentation pariétale, comme chez Centaurea, où les placentas avancent encore très fortement vers le centre, voire laminale, les ovules couvrant alors toute la paroi interne des carpelles (Gentiana). Les ovules sont anatropes et généralement nombreux. Le style est simple, et le stigmate simple ou bilobé. Le fruit est habituellement une capsule à déhiscente septicide, plus rarement une baie, avec de petites graines albuminées, avec un embryon droit.

Jusqu'à récemment, il était coutume d'inclure les Menyanthaceae parmi les Gentianaceae, mais les preuves de cette segregation s'accumulent et la valide durablement. D’autres auteurs ont pu rattacher la famille aux Loganiaceae et éventuellement aux Asclepiadaceae et aux Apocynaceae, ou même aux Melastomataceae.

Plusieurs espèces de Gentiana et de Sabatia sont cultivées pour l’ornement. Les principes amers des rhizomes ont un intérêt médicinal comme ceux de la racine de Gentiana, de Swertia et de Centaurium. Gentiana lutea est remarquable par sa longue et très grosse racine, s’enfonçant profondément dans le sol, que les gentianaires doivent fouiller pour l’extraire. Cette racine est fébrifuge et est utilisée dans la préparation d’amers. Une teinture jaune a été extraite des graines de l’espèce européenne Blackstonia perfoliata.