除南极洲外世界广布，主要分布于温带地区，在伊朗、地中海地区和北美洲西部地区有最高的多样性。中国各地均有分布。

一年生、二年生或多年生草本，有时呈亚灌木或灌木状，具辛辣汁液。无腺毛单细胞，单毛，有或无柄，2至多叉，星状、分枝状，或中部着生、二裂、紧贴，极少盾状和鳞状；腺毛为多细胞，具单列或多列柄。茎直立或铺散，有时短缩。单叶无叶托，全缘或深浅不等的羽状分裂，少有3小叶或羽状、掌状及二次羽状复叶；基生叶莲座状或缺失；茎生叶通常互生，少有对生或轮生，有柄或无柄，有时缺失。花为有苞或无苞的总状、伞状或圆锥花序，偶有单生于莲座状叶腋处，花梗长。花下位，多数辐射对称；萼片4，排成2轮，分离，偶合生，非囊状或内侧对囊状；花瓣4，与萼片相间，排列成十字形，少数种类花瓣退化或缺失。四强雄蕊6，排列成2轮，外轮2个具较短的花丝，内轮4个具较长的花丝，少有等长或呈3对不等长的，有时雄蕊退化至4个或2个，极少数有8～24个；花丝细弱，具翅或无翅，中间对分散或偶有合生；花药2室，纵向裂开；花粉粒3沟，三核。花托具蜜腺，蜜腺的数量、形状、大小及其在花丝的位置各不同，通常位于两侧花丝基部，中间部位蜜腺有或无。雌蕊2心皮；子房上位，无柄或着生于明显雌蕊柄上，多数2室，由假隔膜连接胎壁形成；侧膜胎座，少数位于顶端；胚珠倒生或弯生，双珠皮，每室1或数个。果实典型2果瓣开裂，当长为宽的3倍以上时通常称为长角果，当长为宽的3倍以下时称为短角果，果皮开裂或不裂，有时是类坚果的离果或翅果，有隔或无隔，圆柱状或扁平状的平行于隔膜或与其成直角；瓣膜2（或3～6）；胎座框圆形，少有扁平或具翅；隔膜完整，具孔，缩小至边缘或缺失；花柱1，明显，退化或缺失；柱头头状或圆锥状，全缘或2裂，有时裂片下垂，分散或连合；种子无胚乳，每室单列或2列，单个时具纹理，边缘有翅或无翅，有时湿时发黏；子叶与胚根的排列方式有：子叶横，即子叶背倚胚根；子叶直叠，即子叶缘倚胚根；子叶对折，即子叶在胚根周围纵向折叠，少有呈螺旋状卷曲（子叶螺卷胚）。子叶出土型。

本科与山柑科（Capparaceae）亲缘关系极近，极有可能从后者同目的白花菜科（Cleomaceae）祖先衍生，根据At-β全基因组复制事件推测两者分化于7000万年前，但科下系统变异很多。中文版《中国植物志》及英文版《中国植物志》（Flora of China）多沿用舒尔茨（1936）的系统，但英文版《中国植物志》在属、种鉴定上大有改进。结合形态学特征及分子证据的研究已解决了十字花科绝大部分的系统和分类问题。2012年，伊拉克裔美国植物学家I.A.Al-谢赫巴兹^[注]确认十字花科包含49族321属3660种，其中有20属及34种尚未分类界定。M.A.拜尔施泰因^[注]等结合形态学特征及分子证据，提出十字花科始于岩荠属（Cochlearia）这一基部类群，核心十字花科可分为三大世系的观点。中国的84属归属于庭荠族（Alysseae）等31个族，其中蛇头荠属（Dipoma）与半脊荠属（Hemilophia）所属族未定。

本科属的界定非常困难，主要是不同属特征的趋同进化，以及以往仅关注花的特征，其实果实特征尤为重要，其中子叶与胚根的相对位置和子房中的胚珠数量可作为重要的分类依据。

本科共有321属3660种，中国有84属（8个特有属）412种（115个特有种）。

本科包含很多重要的蔬菜（如芸薹属、萝卜属、荠属）、油料（如芸薹属）和调味植物（如辣根属、芸薹属、山萮菜属、白芥属），其中芸薹属（Brassica）的产油量在世界排名第一。本科还包括了许多观赏植物，如糖芥属（Erysimum）、屈曲花属（Iberis）、香雪球属（Lobularia）、涩芥属（Malcolmia）、桂竹香属（Cheiranthus）、紫罗兰属（Matthiola）、诸葛菜属（Orychophragmus）。本科植物中还有很多药用植物，如菘蓝属（Isatis）、蔊菜属（Rorippa）、糖芥属、葶苈属（Draba）等。本科还包括了大约20种杂草，拟南芥（Arabidopsis thaliana）已经成为实验生物学的模式植物。本科植物还含有一些特征性成分，如芥酸等。

本科最重要的是皆产于旧大陆的芸薹属，约40种，包括白菜（Brassica rapa  var. glabra）、青菜（Brassica rapa  var. chinensis）、甘蓝（Brassica oleracea  var. capitata）、芥菜（Brassica juncea）及欧洲油菜（Brassica napus）等多种重要的蔬菜和油料，还有一些蜜源植物。