ten rodzaj roślin winopodobnych ma monopodialny habitus wspinaczkowy. Mogą tworzyć długie, cienkie łodygi o długości ponad 35 m, z naprzemiennymi liśćmi rozłożonymi wzdłuż ich długości. Krótkie, podłużne, ciemnozielone liście wanilii są grube i skórzaste, nawet mięsiste u niektórych gatunków. Ale istnieje również znaczna liczba gatunków, które mają liście zredukowane do łusek lub stały się prawie lub całkowicie bezlistne i wydają się wykorzystywać swoje zielone łodygi wspinaczkowe do fotosyntezy. Z każdego węzła wyrastają długie i mocne korzenie powietrzne.

krótkotrwałe kwiaty kwiatostanu racemose powstają kolejno na krótkich szypułkach z kątów liści lub łusek. Na jednym ramieniu może być do 100 kwiatów, ale zwykle nie mniej niż 20. Kwiaty są dość duże i atrakcyjne w kolorach białym, zielonym, zielonkawożółtym lub kremowym. Płatki i płatki kwiatów są podobne. Warga ma kształt rurkowaty i otacza długą, szczeciną kolumnę, otwierając się, jak dzwon trąbki, na jej wierzchołku. Pylnik znajduje się w górnej części kolumny i wisi nad stygmatem, oddzielonym rostellum. Większość kwiatów wanilii ma słodki zapach.

kwitnienie następuje tylko wtedy, gdy kwiaty są w pełni rozwinięte. Każdy kwiat otwiera się rano i zamyka późnym popołudniem tego samego dnia, nigdy nie otwierać. Jeśli w międzyczasie nie wystąpi zapylenie, zostanie ono zrzucone. Kwiaty są samopłodne, ale do wykonania tego zadania potrzebują zapylaczy. Melipona) lub kolibry, ale nigdy nie zostało to potwierdzone; jedyne udokumentowane zapylenie (tj. wytworzenie zestawu nasion) jest zarejestrowane dla pszczoły orchidei, eulaema meriana, odwiedzającej Vanilla grandiflora w Peru i pyłki z gatunków wanilii zostały zaobserwowane przyczepione do innych gatunków Eulaema w Panamie. Ręczne zapylanie jest najbardziej niezawodną metodą w komercyjnie uprawianej wanilii. Plantacje wanilii wymagają drzew, aby storczyki wspinały się i zakotwiczały przy korzeniach.

owoce określa się mianem „fasoli waniliowej”, choć prawdziwe fasole to bajeczne eudicots, które wcale nie są blisko spokrewnione z orchideami. Owoc wanilii jest raczej wydłużoną, mięsistą, a później pozbawioną blaszek kapsułką o długości 10-20 cm. Dojrzewa stopniowo przez 8 do 9 miesięcy po kwitnieniu, ostatecznie zmieniając kolor na czarny i wydzielając silny aromat. Każda strąka zawiera tysiące minut nasion, a zarówno strąki, jak i nasiona są używane do tworzenia aromatu wanilii. Ziarna wanilii są zbierane ręcznie z sadów handlowych.

gatunki wanilii są wykorzystywane jako Rośliny pokarmowe przez larwy niektórych gatunków Lepidoptera, takich jak włochate ćmy niedźwiedzie Hypercompe eridanus i H. icasia. Poza sezonem lub opuszczone, mogą służyć jako siedlisko dla zwierząt z otwartego lasu, np. na Komorach dla gekona dziennego Roberta Mertensa (Phelsuma robertmertenssi).