本属约有54种，分布于亚洲、欧洲东南部、非洲北部及美洲的荒漠、半荒漠、荒漠草原或季节性干旱地区（如地中海式常绿林地、落叶性林地、亚热带旱生灌丛），海拔从数米到5000米（如岩生麻黄分布在厄瓜多尔的安第斯山），甚至高达5300米（如山岭麻黄分布在喜马拉雅山）。中国有14种，主要分布在西南、西北、华北至东北等地区的干旱山地和荒漠中。

灌木、亚灌木或草本状；少数为藤本（长度可达4米），或小乔木（高达2米）。小枝对生或轮生，节明显，节间有细纵槽。叶子极度退化，在节上对生或轮生，长2～15（40）毫米，基部合生成鞘状，先端具三角状裂齿，绿色的幼茎进行光合作用。但一些物种，如高大麻黄（Ephedra altissima），子叶长达10厘米，成熟叶长达5厘米，具有大量叶绿素，依然可以进行光合作用。麻黄属的植物木质部已有导管，相较于倪藤类植物外的其他裸子植物的管胞，大大提高了水分运输效率。雌雄异株，稀同株，雄球花单生或数个丛生，苞片厚膜质或膜质，每片生一雄花，雄花具膜质假花被，假花被圆形或倒卵形，大部分合生、仅顶端分离，雄蕊2～8，花丝连合成1～2束，有时先端分离使花药具短梗。风媒传粉。但在早白垩纪时，本属虫媒传粉物种兴盛，在晚白垩纪时趋近于灭绝；第三纪早期，风媒传粉类群开始繁盛，但现存物种中仍然观察到蝇类、小黄蜂、蚁类取食其传粉滴。雌球花具2～8对交叉对生或2～8轮苞片。本属种间存在差异的形态性状极少，苞片形态的差异是其重要分类性状。如膜果麻黄（E. przewalskii）苞片轮生，成熟后呈干燥膜质状态；窄膜麻黄（E. lomatolepis）苞片成熟后边缘膜质、中间肉质；中麻黄（E. intermedia）苞片成熟后肉质，同时珠孔管螺旋状弯曲。同时种子的传播与苞片的形态密切相关。成熟后，苞片呈现干燥膜质状态的种子依靠风力传播，苞片肉质、红色的种子依靠鸟类、爬行类动物传播，苞片干燥、种子较大的物种依靠啮齿类动物传播。

分子系统学研究表明现存麻黄属物种起源于地中海，后扩散至亚洲和美洲地区。虽然本属的化石记录可追溯至早白垩纪时期，现存类群起源时间为第三纪，近期的辐射分化及种间杂交、多倍化，尤其全球干旱化、造山运动，促进了本属物种的形成。麻黄属植物是裸子植物中多倍体物种最多的类群，其中多倍体物种高达60%以上。研究表明麻黄属多倍体物种均为异源多倍体，麻黄属高频率的异源多倍体物种形成与其克隆繁殖、较高比例未减数的配子、相对于其他裸子植物较小的基因组等生物学特性相关。

麻黄草质茎中的主要有效成分为麻黄碱，麻黄碱是苯丙胺类生物碱，主要包括左旋麻黄碱和右旋伪麻黄碱，右旋伪麻黄碱是治疗感冒和过敏症状等非处方药的常见成分。种间、群体间、不同发育时期麻黄碱含量都存在差异。