Euphorbien sind ungewöhnlich vielgestaltig. Sie bilden ein- oder mehrjährige, überwiegend krautige Pflanzen oder verholzende Sträucher oder Bäume. Fast die Hälfte der Arten ist xerophytisch und dann häufig deutlich sukkulent, entweder dornig oder unbewehrt. Alle Arten haben einen ätzenden, giftigen Milchsaft (Latex), der in der Regel weiß, in seltenen Fällen gelb ist.

Die Wurzeln sind entweder faserig oder dick und fleischig oder knollig. Die Sprossachse (also der Haupttrieb) und meistens auch Seitentriebe der sukkulenten Arten sind dickfleischig.

Die Laubblätter sind gegenständig, wechselständig oder stehen in Wirteln. Bei sukkulenten Arten sind die Blätter häufig sehr klein, schnell hinfällig und nur im Neutrieb erkennbar. Die Nebenblätter sind meistens klein und teils zu Dornen umgewandelt, drüsig oder völlig reduziert.

Alle Arten der Gattung haben getrenntgeschlechtige Blüten. Es gibt sowohl ein- (monözische) als auch zweihäusige (diözische) Arten. Diese sind extrem reduziert und bestehen bei der weiblichen Blüte aus dem nackten Fruchtkoten mit dreiteiliger Narbe, bei der männlichen Blüte aus einem einzelnen Staubfaden. Jeweils eine weibliche Blüte und meist fünf Gruppen von männlichen Blüten sind in einer Cyathium genannten Scheinblüte zusammengefasst. Die fehlenden echten Blütenblätter werden durch auffallende Nektardrüsen des Cyathiums, blütenblattartige Anhängsel der Nektardrüsen oder blütenblattartige Hochblätter ersetzt. Bei eher ursprünglichen und nicht sukkulenten Arten sind die Cyathien meist in endständigen, mehrstrahligen Trugdolden angeordnet. Bei stark sukkulenten Arten stehen die Cyathien meist in seitenständigen und stark reduzierten Blütenständen.

Die Früchte sind dreilappige, selten auch zweilappige Kapseln, die bis zur Reife fast immer verholzen und dann explosiv aufreißen (Ballochorie). Die so mehrer Meter weit geschleuderten Samen sind vierkantig, eiförmig oder kugelig und tragen nicht selten ein Caruncula genanntes Anhängsel.