棱与疣状突起
除原始类型的种类外，仙人掌类的茎都具棱。仙人掌属和县花属、令箭荷花属及部分苇枝属的种类只有2棱，量天尺属和瘤果仙人鞭属通常为3棱，而其他属种都在4棱以上。其中球形种类的棱较多些，个别的种类多达120棱，一般也有10余棱。这对于适应干旱环境有很大的意义。
仙人掌类的茎除有棱以外，还有疣状突起。这是一种独特的构造，事实上在很多球形种类中，即使不具明显的疣状突起，但纵向的棱上也有横向的瘤块状分割，如南国玉属、裸萼球属、强刺球属、长钩球属等。疣状突起则是这些植物为适应干旱环境进一步发展的结果。有了疣状突起更便于植物胀缩和散热。乳突球属的种类仔球着生在疣突中间的疣腋部，幼嫩的仔球可得到疣突和疣突先端刺的保护，避免阳光灼伤和动物侵害。因此所有的分类学家都认为疣状突起明显的属种是仙人掌科中最高度进化的物种。 刺座、刺和毛
刺座是仙人掌类植物特有的一种器官。从本质上来讲刺座是高度变态的短缩枝，表面上看为一垫状结构。刺座上着生多种芽，有叶芽、花芽和不定芽，因而刺座上不但着生刺和毛，而且花、仔球和分枝也从刺座上长出。刺座的大小和排列方式各不相同。一种柱状种土星冠的刺座大至20厘米，而小形球类月世界和松露玉的刺座只有0.2厘米大。大多数种类的刺座呈圆形或椭圆形并间隔一定的距离，而白云阁和梢刺尤伯球的刺座呈长条形，在棱上首尾相连。
刺座一般都分布在茎上。但也有一些种类在根、花托筒、子房、果实等处也有刺座。
刺对于仙人掌类植物的生存有重要意义，它是一种保护机制的产物。刺的数量多少以及排列、色彩、形状等各种各样，变化无穷，给人以美的享受。同时它又是鉴别种类进行分类的重要依据。刺的形状主要有锥状、巴首状、钩状、锚状、栉齿状和羽毛状等。按刺在刺座上的位置有中刺和侧刺（周刺）的区别，一般中刺比较强大。刺的长短相差悬殊，强刺球属的很多种类刺长在12厘米左右，其中烈刺五在科罗拉多的一个类型刺长22厘米。但也有很多种类刺完全退化或仅留痕迹，如星球、乌羽玉、松露玉等。有些种类本具强豪的刺，但在栽培中人们选育出无刺的变种，如无刺大统领、无刺王冠龙和裸琥。将它们和原种放在一起形成鲜明的对照。另有两种刺常被误认为毛，一种是刚毛，它是一种比针状刺还要细的刺，虽然易弯曲但有弹性。另一种是钩毛或称芒刺，很短很密集，基部有鞘，顶端有不易发现的倒钩，人们不注意时易被扎伤而很难清除，幸好这种钩毛仅存在于一部分种类中。
毛也从刺座上长出，长短粗细不一，色彩多样，前段不带倒钩。生长在高海拔地区的种类通常被很长的毛，有白毛的翁柱、翁锦、鹰翁和猩猩翁等，也有黄毛的金煌柱、彩煌柱和黄鹰等，更有一头红发的红头摩天柱。这些长毛有效地保护植物不被高山上强烈的紫外线所灼伤。还有一种很短很密集象天鹅绒一般的毛，通常称之为毡毛，它也能保护表皮，同时在一些少雨多雾地区具有汇集露水供根部吸收的功能。 嫁接还可以大大提前开花。花通常着生在刺座上。但乳突球屑种类的花和刺座不在同一位置。仙人掌属的种类一般开在充分经受阳光的成熟片状茎上，高大的仙人柱从茎的中部到近顶端处都能开花，而且很奇怪，花常在一条或几条棱上一字徘开，而邻近的棱上则无花。
很多种类都能一次开大量的花。县花、蛇鞭柱、量天尺和仙人球（俗称草球）开花时还有这样的特点，即不开花时一朵不开，开花时则同时能开几十朵甚至更多，而奇怪的是花蕾出现的时间和花蕾的大小明显地参差不齐却能同时开花。
但是也有很多仙人掌种类在栽培中开花不多，虽然每年都开但只开一朵两朵。如晃山、光琳球等。还有一些种类栽培几十年从未见花，这是因为一些种类成熟年龄晚，还有栽培上条件不够或方法上有问题。如鹿角柱属的翁锦，文献上说开花既美花期又长，但就是种了几十年也看不到花。原来它开花必须符合两个条件：一是老株才能开花；二是要求冬季温度高且紫外线充足。
花通常是辐射对称。形状有漏斗状、喇叭状、高脚碟状、杯状等。少数属种的花是两侧对称，如蟹爪兰、花冠柱和吹雪柱等。花瓣通常只有一层或两层，在毛花柱属中通过杂交产生了开重瓣花的品种，但国内尚术引进。花瓣通常为全缘，只有棱波等极少数种类花瓣边缘呈睫毛状。
除了真正的蓝色和黑色外，各种花色都有，而且千变万化。同样是红色花，种类不同其色彩就有区别。很多种类的花瓣具金属般光泽，非常夺目。很多种类的雌蕊柱头和雄蕊花丝都有鲜艳的色彩，特别是鹿角柱属和南国玉属的部分种类，柱头绿色和紫色，具天鹅绒般光泽，与花瓣相映成辉，甚是美丽。
花期以3-5月最为集中，秋天开花的种类不是很多，但有不少种类可以在春季嫁接仔球令其在秋天开花。而蟹爪兰、仙人指、凤翼孔雀、玉翁、白星、白琥、雪月花和日之出球在隆冬开花，给寒冷枯燥的冬天带来不少生机。
浆果，少数为干果。形状有梨形、圆形、棍棒形等。果皮上有刺座或鳞片等。很多种类的果实很漂亮，如棱波和新桥；量天尺的果实又大又红，美形卧龙柱和单刺量天尺的果柠檬黄色。银妆龙的果实暗蓝色，形似坛子，宿存的于花像带柄盖子。
一些大形果实可食用，量天尺、令箭荷花、卧龙柱和多种仙人掌属种类的果实不但可食用，而且还有利尿作用。 除了少数乔木状的叶仙人掌属种类和仙人掌属种类外，仙人掌类的根无明显的主根，侧根伸展很远，分布在土壤的浅层，有的种类的根可伸展出去30米，这也是一种对干旱生境的适应。因为原产地雨季来临时偶尔会下很大的雨，而土壤持水力差，仙人掌类有如此分布广泛的根系就可在短期内迅速地吸收足够的水分以备后用。
有些种类具膨大的肉质根或块根，在这些种类中，根代替茎成为贮水的主要器官。这些种类主要集中在岩牡丹属、长疣球属、翅子掌属、块根柱属和部分仙人掌属中，其中葛氏块根柱的块根重达75千克。
附生类型的种类如量天尺、玉柳等，变态茎上有大量气根。气根有攀援和吸收两种功能，在原产地主要是使茎能沿着树枝岩壁伸向阳光较好的地方，而一旦接触到腐殖质和水分较好的地方，原无根毛的气根会迅速长出根毛进行吸收。栽培中发现：量天尺根系被破坏或盆土中严重缺水时茎节就出现大量气根。当量天尺放在过度荫蔽的场所时也会出现气根沿着温室的木柱、墙壁甚至玻璃向上攀援。
由于原产地每年有个旱季，而强烈的阳光又使土壤表层温度很高。因此很多种类的根表皮木栓化。厚厚的木根层保护根内部组织不受高温的损害并防止水分散失。而一旦下雨，毛细根会迅速穿过木栓层进行吸收。
块根柱属、翅子掌属的种类和仙人掌属中的大根团扇，根上有刺座。将根截段扦插可长成新株。