双子叶植物的种子的胚具有2枚子叶，花是5基数（5个萼片，5个花瓣，5或10个雄蕊，5个心皮），多为重花被（即有花萼及花冠），花粉多具3个萌发孔；具有发达的主根，茎中的维管束成环状排列，有形成层，能进行次生加厚，属无限维管束，也因此双子叶植物的茎能够逐年增粗；叶脉多为网脉，支脉末梢不封闭，叶片上的气孔多为不规则排列，散生。

与单子叶植物的主要区别在于单子叶植物种子具1枚子叶，须根发达，叶脉为平行脉等。但也有例外，双子叶植物中的睡莲科即为单子叶，柴胡的叶脉则为平行脉。

双子叶植物的主要代表有木兰科、十字花科、葫芦科、山茶科、锦葵科、大戟科、蔷薇科、豆科、芸香科、无患子科、菊科、茄科、旋花科。