Habitus der flachblättrigen Vanille (Vanilla planifolia)
Diese Gattung weinartiger Pflanzen hat einen monopodialen Kletterhabitus. Sie können lange dünne Stängel mit einer Länge von mehr als 35 m bilden, wobei sich abwechselnde Blätter entlang ihrer Länge ausbreiten. Die kurzen, länglichen, dunkelgrünen Blätter der Vanille sind dick und ledrig, bei einigen Arten sogar fleischig. Aber es gibt auch eine beträchtliche Anzahl von Arten, deren Blätter zu Schuppen reduziert sind oder fast oder völlig blattlos geworden sind und ihre grünen Kletterstiele für die Photosynthese zu verwenden scheinen. Von jedem Knoten wachsen lange und starke Luftwurzeln.
Die kurzlebigen Blüten des racemosen Blütenstandes entstehen sukzessive an kurzen Stielen aus den Blattachseln oder Schuppen. Es kann bis zu 100 Blumen auf einem einzelnen Raceme geben, aber normalerweise nicht weniger als 20. Die Blüten sind ziemlich groß und attraktiv mit weißen, grünen, grünlich gelben oder cremefarbenen Farben. Die Kelchblätter und Blütenblätter der Blüten sind ähnlich. Die Lippe ist röhrenförmig und umgibt die lange, borstige Säule, die sich wie die Glocke einer Trompete an ihrer Spitze öffnet. Die Anthere befindet sich oben in der Säule und hängt über dem Stigma, getrennt durch das Rostellum. Die meisten Vanilleblüten haben einen süßen Duft.
Die Blüte erfolgt nur, wenn die Blüten ausgewachsen sind. Jede Blume öffnet sich am Morgen und schließt am späten Nachmittag am selben Tag, um nie wieder zu öffnen. Wenn die Bestäubung in der Zwischenzeit nicht stattgefunden hat, wird sie vergossen. Die Blüten sind selbstfruchtbar, benötigen aber Bestäuber, um diese Aufgabe zu erfüllen. In den Neotropics wurden die Blumen historisch angenommen, durch stachellose Bienen (z.B. Melipona) oder Kolibris bestäubt zu werden, aber das wurde nie bestätigt; die einzige wirklich dokumentierte Bestäubung (d.h. das Produzieren des Samensatzes) wird für eine Orchideenbiene, Eulaema meriana (Eulaema meriana) registriert, Vanille grandiflora (Vanille grandiflora) in Peru besuchend, und pollinia von Vanille-Arten sind beobachtet worden, die mit anderen Arten von Eulaema in Panama verbunden sind. Die Handbestäubung ist die zuverlässigste Methode bei kommerziell angebauter Vanille. Vanilleplantagen benötigen Bäume, damit die Orchideen an ihren Wurzeln klettern und sich verankern können.
Die Frucht wird als „Vanilleschote“ bezeichnet, obwohl echte Bohnen krautige Eudicots sind, die überhaupt nicht eng mit Orchideen verwandt sind. Vielmehr ist die Vanillefrucht technisch eine längliche, fleischige und später dehiszente Kapsel von 10-20 cm Länge. Es reift allmählich für 8 bis 9 Monate nach der Blüte, wird schließlich schwarz und verströmt ein starkes Aroma. Jede Schote enthält Tausende von winzigen Samen, und sowohl die Schoten als auch die Samen darin werden verwendet, um Vanillearoma zu erzeugen. Vanilleschoten werden von Hand aus kommerziellen Obstgärten geerntet.
Vanillearten werden von den Larven einiger Schmetterlingsarten wie den Wollbärenmotten Hypercompe eridanus und H. icasia als Nahrungspflanzen verwendet. Außerhalb der Saison oder wenn sie verlassen werden, können sie als Lebensraum für Tiere des offenen Waldes dienen, z.B. auf den Komoren für Robert Mertens’Taggecko (Phelsuma robertmertensi).