火龍果為多年生攀援性的多肉植物。植株無主根，側根大量分布在淺表土層，同時有很多氣生根，可攀援生長。根莖深綠色，粗壯，長可達7米，粗10～12公分，具3棱。棱扁，邊緣波浪狀，莖節(jié)處生長攀援根，可攀附其他植物上生長，肋多為3條，每段莖節(jié)凹陷處具小刺。
火龍果由于長期生長于熱帶沙漠地區(qū)，其葉片已退化，光合作用功能由莖干承擔。莖的內(nèi)部是大量飽含粘稠液體的薄壁細胞，有利于在雨季吸收盡可能多的水分。芽內(nèi)有數(shù)量較多的復芽和混合芽原基，可以抽生為葉芽、花芽。花芽發(fā)育前期，在適宜的溫度條件下，可以向葉芽轉(zhuǎn)化。而旺盛生長的枝條頂端組織，也可以在適當?shù)臈l件下抽生花芽。
火龍果花白色，巨大子房下位，花長約30公分，故又有霸王花之稱?；ㄝ喙軤?，寬約3公分，帶綠色（有時淡紫色）的裂片。具長3～8公分的鱗片。花瓣寬闊，純白色，直立，倒披針形，全緣。雄蕊多而細長，多達700～960條，與花柱等長或較短?；ㄋ幦辄S色，花絲白色。花柱粗，0.7～0.8公分，乳黃色。雌蕊柱頭裂片多達24枚。
火龍果的果實長圓形或卵圓形，表皮紅色，肉質(zhì)，具卵狀而頂端急尖的鱗片，果長10～12公分，果皮厚，有蠟質(zhì)。果肉白色或紅色。有近萬粒具香味的芝麻狀種子，故稱為芝麻果。
