Les Santalaceae sont une famille de plantes herbacées, d'arbustes et d'arbres caducs ou persistants. La plupart sont hemiparasites, principalement sur des racines, mais également sur des rameaux pour certaines espèces epiphytes (Dendrotrophe, Phacellaria). Leur appareil végétatif est complet, toutefois les racines émettent des suçoirs multiples dans les racines d'autres plantes, il y a polyphagie.

Les feuilles sont généralement simples,exstipulées, et alternes, rarement opposées ((Santalum, Buckleya). Les membres de plusieurs genres (Antholobus, Exocarpos, Phacellaria) possèdent des feuilles écailleuses, les fonctions photosynthétiques sont alors transférées aux tiges. Exocarpos phyllanthoides et certaines autres espèces ont des cladodes. Le pétiole est généralement non distinct. Le limbe a une nervation pennée, parfois palmée (Dendrotrophe), et les marges sont entières.

Les inflorescences sont des cymes, des panicules, des ombelles, des racèmes, des épis ou des fascicules généralement axillaires, rarement terminales (Buckleya), les fleurs solitaires sont assez rares. Les bractées sont généralement petites et squamiformes, et forment parfois une involucre. Les fleurs, généralement petites et discrètes, sont actinomorphes et bisexuées, plus rarement unisexuées, et dans ce cas il peut y avoir dioecie ou monécie.

Le périanthe se compose d'un seul verticille de 3-8 tépales sépaloides ou pétaloides, valvaires, plus ou moins soudés, parfois persistants ou munis d'appendices à leur base. Les 3-8 étamines sont libres, parfois soudées aux lobes périanthaires. Les anthères sont dorsifixes ou basifixes, à déhiscence introrse, poricide ou longitudinale, elles sont biloculaires ou tetraloculaires (Choretrum). L'ovaire est infère ou semi-infère, généralement uniloculaire, parfois avec 2-5 loges, composé de 1-12 carpelles. Le style est unique et apical, parfois absent, et le stigmate est capité ou lobé. Chaque carpelle renferme 1-4 ovules pendants, hemianatropes à anatropes, unitégumentés, sur un placenta central, parfois libre.

Le fruit est monosperme, c'est une nucule ou une drupe, à l'exocarpe charnu et à l'endocarpe dur ou crustacé. La graine est sans testa, et avec un albumen abondant. L'embryon est cylindrique et droit.

On leur rattache parfois les petites familles des Grubbiaceae d'Afrique du sud, des Oktoknemataceae, d'Afrique tropicale, et des Misodendraceae du Chili. Les Santalaceae sont proches des Loranthaceae.

Les Santalaceae sont divisées en 3 tribus. Les Santaleae ont un ovaire infère, un réceptacle en forme de coupe ou de soucoupe, avec un disque nectarifère. La tribu comprend 27 genres dont Acanthosyris, Okoubaka, Osyris, Phacellaria et Santalum. Les Thesieae ont un ovaire infère, un réceptacle en forme de coupe profonde, sans disque. Il y a 5 genres, dont Arjona, Quinchamalium et Thesium. Les Anthoboleae ont un ovaire supère à infère, et des ovules incomplètement différenciés du placenta. il y a 3 genres dont Antholobus et Exocarpos.

Le membre le plus connu et le plus utilisé des Santalaceae est Santalum album, l'arbres du bois de santal. Son duramen fournit le santal citrin, bois incorruptible. L'aubier fournit un bois blanc parfumé, approprié aux charpentes et aux scultupres fines. L'huile de santal, servant à oindre le corps ainsi qu'à fabriquer des savons et des parfums, est distillée à partir du coeur du bois et des racines. Le bois de santal est également utilisé sous forme d'encens dans les cérémonies hindouistes, bouddhistes et musulmanes. Exocarpos cupressiformis et Acanthosyris falcata font partie des quelques espèces ayant des fruits comestibles.