tällä köynnösmäisten kasvien suvulla on monopodiaalinen köynnös habitus. Ne voivat muodostaa pitkiä, yli 35 metrin pituisia ohuita varsia, joiden varsilla on pituuttaan pitkin levittäytyviä vuorottaisia lehtiä. Vaniljan lyhyet, pitkulaiset, tummanvihreät lehdet ovat paksuja ja nahkeita, joillakin lajeilla jopa meheviä. Mutta on myös huomattava määrä lajeja, joiden lehdet ovat pienentyneet suomuiksi tai ovat muuttuneet lähes tai kokonaan lehdettömiksi ja jotka näyttävät käyttävän viherkiipeilyvarsiaan yhteyttämiseen. Jokaisesta solmusta kasvaa pitkiä ja vahvoja antennijuuria.

rasemoseen kukinnon lyhytikäiset kukat nousevat perättäin lehtiakselien tai suomujen lyhyisiin tyviin. Yhdessä tähkässä voi olla jopa 100 kukkaa, mutta yleensä vähintään 20. Kukat ovat melko suuria ja houkuttelevia Valkoinen, vihreä, vihertävän keltainen tai kermanvärinen. Kukkien verholehdet ja terälehdet ovat samanlaisia. Huuli on putkimaisen muotoinen ja ympäröi pitkää, harjamaista pylvästä, joka avautuu trumpetin kellon tavoin kärkeen. Anteri on pylvään yläosassa ja roikkuu Leimun päällä rostellumin erottamana. Useimmissa Vaniljakukissa on makea tuoksu.

kukinta tapahtuu vasta, kun kukat ovat täysikasvuisia. Jokainen kukka avautuu aamulla ja sulkeutuu myöhään iltapäivällä samana päivänä, eikä koskaan avaudu uudelleen. Jos pölytystä ei ole tällä välin tapahtunut, se karisee. Kukat ovat itseriittoisia, mutta tarvitsevat pölyttäjiä tämän tehtävän suorittamiseen. Neotrooppisessa tutkimuksessa kukkien oletettiin perinteisesti olevan pistämättömien mehiläisten (esim.Melipona) tai kolibrien pölyttämiä, mutta tätä ei koskaan vahvistettu; ainoa dokumentoitu pölytys (eli siemensarjan tuottaminen) on kirjattu orkideamehiläiselle, Eulaema merianalle, joka vierailee Vanilla grandiflorassa Perussa, ja Vanilla-lajien siitepölyä on havaittu liitettynä muihin Eulaema-lajeihin Panamassa. Käsipölytys on kaupallisesti kasvatetun vaniljan luotettavin menetelmä. Vaniljaviljelmät vaativat puita, jotta orkideat kiipeävät ja ankkuroituvat juurilleen.

hedelmästä käytetään nimitystä ”vaniljapapu”, vaikka aidot pavut ovat fabaceous eudicots, jotka eivät ole lainkaan läheistä sukua orkideoille. Sen sijaan vaniljahedelmä on teknisesti venyvä, mehevä ja myöhemmin 10-20 cm: n pituinen mehevä kapseli. Se kypsyy vähitellen 8-9 kuukautta kukinnan jälkeen muuttuen lopulta väriltään mustaksi ja antaen voimakkaan aromin. Jokainen palko sisältää tuhansia pieniä siemeniä, ja sekä palkoja että sisällä olevia siemeniä käytetään vaniljan maustamiseen. Vaniljapavut korjataan käsin kaupallisilta tarhoilta.

Vaniljalajeja käyttävät ravintokasveina eräiden Lepidoptera-lajien, kuten villakarhukotien Hypercompe eridanus ja H. icasia, toukat. Off-season tai hylättynä ne voivat toimia elinympäristönä avoimen metsän eläimille, esimerkiksi Komoreilla Robert Mertensin päivän Gekko (Phelsuma robertmertensi).