牡丹是双子叶植物纲、芍药科、芍药属植物，为多年生落叶灌木。茎高达2米；分枝短而粗。叶通常为二回三出复叶，表面绿色，无毛，背面淡绿色，有时具白粉，叶柄长5-11厘米，和叶轴均无毛。花单生枝顶，苞片5，长椭圆形；萼片5，绿色，宽卵形，花瓣5或为重瓣，玫瑰色、红紫色、粉红色至白色，通常变异很大，倒卵形，顶端呈不规则的波状；花药长圆形，长4毫米；花盘革质，杯状，紫红色；心皮5，密生柔毛。蓇葖长圆形，密生黄褐色硬毛。花期5月；果期6月。
花色泽艳丽，玉笑珠香，风流潇洒，富丽堂皇，素有“花中之王”的美誉。在栽培类型中，主要根据花的颜色，可分成上百个品种。牡丹品种繁多，色泽亦多，以黄、绿、肉红、深红、银红为上品，尤其黄、绿为贵。牡丹花大而香，故又有“国色天香”之称。
牡丹是落叶灌木。茎高达2米；分枝短而粗。叶通常为二回三出复叶，偶尔近枝顶的叶为3小叶；顶生小叶宽卵形，长7-8厘米，宽5.5-7厘米，3裂至中部，裂片不裂或2-3浅裂，表面绿色，无毛，背面淡绿色，有时具白粉，沿叶脉疏生短柔毛或近无毛，小叶柄长1.2-3厘米；侧生小叶狭卵形或长圆状卵形，长4.5-6.5厘米，宽2.5-4厘米，不等2裂至3浅裂或不裂，近无柄；叶柄长5-11厘米，和叶轴均无毛。
花单生枝顶，直径10-17厘米；花梗长4-6厘米；苞片5，长椭圆形，大小不等；萼片5，绿色，宽卵形，大小不等；花瓣5，或为重瓣，玫瑰色、红紫色、粉红色至白色，通常变异很大，倒卵形，长5-8厘米，宽4.2-6厘米，顶端呈不规则的波状；雄蕊长1-1.7厘米，花丝紫红色、粉红色，上部白色，长约1.3厘米，花药长圆形，长4毫米；花盘革质，杯状，紫红色，顶端有数个锐齿或裂片，完全包住心皮，在心皮成熟时开裂；心皮5，稀更多，密生柔毛。蓇葖长圆形，密生黄褐色硬毛。花期5月；果期6月。
中国牡丹资源特别丰富，根据中国牡丹争评国花办公室专组人员调查，中国滇、黔、川、藏、新、青、甘、宁、陕、桂、湘、粤、晋、豫、鲁、闽、皖、赣、苏、浙、沪、冀、内蒙古、京、津、黑、辽、吉、海、南、港、台等地均有牡丹种植。大体分野生种、半野生种及园艺栽培种几种类型。
牡丹栽培面积最大最集中的有菏泽、洛阳、北京、临夏、彭州、铜陵县等。通过中原花农冬季赴粤、闽、浙、深圳、海南进行牡丹催花，促使了牡丹在以上几个地区安家落户，使牡丹的栽植遍布了中国各省市自治区。