Approximativement 80% des espèces sont réparties dans les zones tempérées et tropicales du sud-est de l'Asie, le reste s'étend des régions tempérées ou subtropicales du sud-est de l'Amérique du nord à travers l'Amérique tropicale, jusqu'au Brésil. Toutes les espèces américaines appartiennent aux genres Magnolia, Talauma et Liriodendron, qui se rencontrent également en Asie.

Cette aire disjointe laisse supposer une extension ancienne plus grande, dans une aire continue. Deux genres, Magnolia et Liriodendron, sont très anciens (Crétacé supérieur), étaient autrefois beaucoup plus répandus qu'aujourd'hui ; ils existaient encore en Europe à la fin du Pliocène et le morcellement de leur aire actuelle est la conséquence des glaciations du Quaternaire.

Il s'agit d'arbres ou d'arbustes caducs ou persistants, aux bourgeons enclos par des stipules. Les feuilles alternes, rarement fasciculées ou pseudoverticillées, sont simples, pétiolées, pennanervées et entières, plus rarement lobées. Elles sont pourvues de grands stipules caduques, parfois adnés au pétiole, laissant après leur chute une cicatrice caractéristique.

Les fleurs, actinomorphes et bisexuées, rarement unisexuées, sont souvent de grande taille et pédonculées, généralement solitaires à l'extrémité des rameaux ou à l'aisselle des feuilles, plus rarement groupées par 2-3 en thyrses. Elles sont axillées par 1 ou 2 bractées spathacées.

Le périanthe hypogyne est composé de 6-45 tépales libres et pétaloïdes, généralement caduques, disposés sur 2-3 ou plus verticilles. Les tépales externes sont parfois sépaloïdes ou d'autres fois subcoriaces.

L'androcée poséde de nombreuses étamines hypogynes et libres, disposées en spirale, avec des filets épais. Les anthères sont biloculaires à déhiscence longitudinale, introrse ou latrorse, rarement extrorse. L'ovaire est supère, et est constitué de carpelles nombreux ou peu nombreux, rarement uniques, libres ou partiellement soudés, disposés aussi en spirale sur un receptacle allongé, le torus. Chaque carpelle possède 1-14 ovules sur un placenta marginal, gébéralement bisériés sur la suture ventrale.

Le fruit est apocarpique ou syncarpique, composés de carpelles libres ou rarement connés, à déhiscence longitudinale, transversale, ou parfois indéhiscent et alors samaroides. Chaque carpelle possede 1-12 graines. Elles sont grosses, sauf chez Liriodendron, avec un testa arilloïde détaché de l'endocarpe, mais rattaché à lui par un funicule elastique et filiforme, et un endosperme gras. Chez Liriodendron, elles adhèrent à l'endocarpe, sans testa arilloïde. Les graines possèdent un albumen abondant et un embryon minuscule.

Il existe 12 genres formant deux sous-familles.

Les Liriodendroideae ne se composent que du genre Liriodendron. Celui-ci ne comprend que 2 espèces très affines : L. tulipifera (tulipier), des forêts de l'est des Etats-Unis et L. chinense, de la Chine centrale. Le tulipier, partout cultivé en Europe, est un grand arbre caducifolié ; les feuilles ont un contour caractéristique ; les fleurs ressemblent à de petites tulipes : périanthe de 3 + 3 pièces d'un jaune marbré de rouge ; étamines très nombreuses, dont les anthères s'ouvrent vers l'extérieur ; carpelles libres dont chacun devient, après la fécondation, un méricarpe ailé indéhiscent.

Les autres genres sont regroupés parmi les Magnoloideae. Celles-ci ont des anthères à déhiscence introrse ou latérale.

Les Magnoloideae dotées de fleurs terminales comprennent les deux plus grands genres Magnolia et Talauma, tous deux communs à l'Asie et à l'Amérique, ainsi que les genres asiatiques Manglietta, Alcimandra, Aromadendron, Pachylarnax et Kmeria.

Les Magnoloideae dotées de fleurs axillaires sont toutes d?Asie et comprennent les genres Michelia, Elmerrilla, Paramichelia et Tsoongiodendron.

Les Magnoliaceae sont un groupe extrêmement naturel, très distinct de toute autre famille connue.

Le bois du tulipier nord américain (Liriodendron tulipifera) est un produit précieux de l'est des Etats Unis. Quelques espèces comme Magnolia hypoleuca et Michelia champaca produisent des bois présentant un intérêt local. L'écorce et les boutons floraux de Magnolia officinalis et d'autres espèces produisent un composant pharmaceutique apprécié qui est exporté en Chine à des fins médicinales. Toutefois, c'est dans le domaine horticole que les Magnoliacées sont le plus connues. Diverses espèces de Magnolia sont couramment cultivées dans les jardins d'Europe tempérée : les unes, américaines, à grandes fleurs blanches et feuillage persistant (M. grandiflora est la plus répandue), les autres, chinoises ou japonaises, produisant au printemps de grandes fleurs violacées sur les rameaux encore dénudés. Quelques Michelia sont également cultivés.