Les Didiereaceae sont une famille de plantes au port curieux, généralement cactiforme et colonnaire. Les rameaux sont différenciés en rameaux longs et rameaux courts, d'origine axillaire et homologues aux aréoles des Cactaceae. Ils naissent à l'aiselle de vraies feuilles rapidement caduques. Ces feuilles sont alternes, simples, entières et sans stipules, le limbe étant fréquemment disposé verticalement. Les rameaux courts développent des épines en nombre et de longueur variables.

Les fleurs sont groupées en cymes ou en thyrses axillaires, naissant sur les rameaux en groupes ombelliformes. Actinomorphes, elles sont très généralement unisexuées et la dioecie est de règle. Decaryia porte des fleurs femelles et bisexuées sur le même pied.

Le calice possède 2 sépales libres, persistant et souvent inégaux, plus ou moins décurrents. La corolle se compose de 4 pétales libres et bisériés, souvent inégaux, les externes étant épisépales et plus grands que les internes.

Les fleurs mâles possédent 8-10 étamines aux filets pubescents soudés à la base, aux anthères dorsifixes, et un pistillode parfois absent. Les femelles sont constituées d'autant de staminodes et d'un ovaire supère composé de 3 carpelles soudés, triloculaire. Une seule loge est fertile et se développe, contenant un ovule unique basal, campylotrope et bitégumenté. Le style est unique, court, et généralement prolongé par un stigmate à 3-4 lobes irréguliers.

Les fruits secs, triangulaires, sont des nucules au péricarpe entouré du calice persistant et scarieux. La graine possède un embryon replié, un tegument mice et pourvu d'un arille, développé sur le funicule au voisinage du micropyle, et des cotylédons charnus et peu ou pas d'albumen.