La famille est présente dans les eaux douces non stagnantes des régions tropicales et subtropicales du monde entier, avec quelques espèces se trouvant dans des régions plus tempérées, comme le Japon ou l'est du Canada, avec une espèce native des rapides de la rivière St. Lawrence. La plupart des genres ont une distribution très locale, seul le genre Tristicha possède une répartition très large.

Les Podostemaceae sont une famille de plantes herbacées vivaces aquatiques, submergées, qui présentent une morphologie très particulière, puisque leur appareil végétatif ressemble fortement à des Bryophytes, des algues, voire à des lichens. Ceci résulte d'une longue et forte adaptation à leurs milieux, et à une hauteur d'eau variant selon les saisons: eaux courantes, rochers semi-submergés et abords innondés des chutes d'eau. Chez certaines espèces, on trouve des organes ressemblant à des racines, les haptères, permettant de fixer la plante aux rochers.

L'appareil végétatif est donc thalloide et très variable. Les tiges sont simples, aphylles ou feuillées, mais certaines espèces sont acaulescentes. Les feuilles sont squamiformes à linéaires ou filiformes, chez celles flottantes, le limbe est plus développé, simple ou diversement divisé, dichotomique à pinnatifide ou lacinié. Elles sont généralement exstipulées, mais quelques genres portent encore de minuscules stipules squamiformes, de disposition distique à tristique, généralement sur les tiges latérales ou les rameaux fleuris.

Les fleurs sont bisexuées, actinomorphes ou zygomorphes, généralement solitaires ou groupées en petites cymes axillaires ou terminales. Elles sont parfois axillées par deux bractées membraneuses et spathacées, initialement connées. Le périanthe, parfois absent, peut prendre deux formes différents : soit il est composé de 3 segments indifférenciés connés à leur base, soit il est constitué par 2 segments libres, minuscules et filiformes. Les 1-30 étamines sont hypogynes, et leurs filets sont connés à la base. Les anthères sont bilouculaires, à dehiscence longitudinale et introrse. L'ovaire est supère, sessile ou stipité, avec 1-3 loges plus ou moins égales, chacune renfermant de nombreux ovules anatropes et des placentas axiles ou centraux. Les 2-3 styles sont libres. Le pollinisation est entomophile ou némophile, et a lieu quand le niveau de l'eau est saisonnièrement plus bas.

Les fruits sont des capsules lisses ou munies de bandes longitudinales, à déhiscentes à l'air libre par 2-3 valves, parfois inégales et caduques. Les petites graines sont exabuminées, possèdent un testa réticulé et un embryon droit. Elles possèdent souvent un revêtement devant mucilagineux au contact de l'eau, et permettant une adhésion au substrat, permettant une germination correcte.