根系肉质强大，少分枝和须根。株高1-3m，可达2m，老茎灰褐色，当年生枝黄褐色。二回三出羽状复叶，互生。花单生茎顶，花径10-30cm，花色有白、黄、粉、红、紫及复色，有单瓣、复瓣、重瓣和台阁型花。花萼有5片。
牡丹的分类方法很多，按株型可分为直立型、开展型和半开张型；按芽型可分为圆芽型、狭芽型、鹰嘴型和露嘴型；按分枝习性可分为单枝型和丛枝型；按花色可分白、黄、粉、红、紫、墨紫（黑）、雪青（粉蓝）、绿和复色；按花期可分为早花型、中花型、晚花型和秋冬型（有些品种有二次开花的习性，春天开花后，秋冬可再次自然开花，即称为秋冬型）；按花型可分为系、类、组型四级。四个系即牡丹系、紫斑牡丹系、黄牡丹系和紫牡丹系；二个类即单花类和台阁花类；二个组即千层组和楼子组；组以下根据花的形状分为若干型，如单瓣型、荷花型、托桂型、皇冠型等。
牡丹为多年生落叶小灌木生长缓慢，株型小，株高多在0.5～2米之间；根肉质，粗而长，中心木质化，长度一般在0.5～0.8米，极少数根长度可达2米；根皮和根肉的色泽因品种而异；枝干直立而脆，圆形，为从根茎处丛生数枝而成灌木状，当年生枝光滑、草木，黄褐色，常开裂而剥落；叶互生，叶片通常为二回三出复叶，枝上部常为单叶，小叶片有披针、卵圆、椭圆等形状，顶生小叶常为2～3裂，叶上面深绿色或黄绿色，下为灰绿色，光滑或有毛；总叶柄长8～20厘米，表面有凹槽；花单生于当年枝顶，两性，花大色艳，形美多姿，花径10～30厘米；花的颜色有白、黄、粉、红、紫红、紫、墨紫（黑）、雪青（粉蓝）、绿、复色十大色；雄雌蕊常有瓣化现象，花瓣自然增多和雄、雌蕊瓣化的程度与品种、栽培环境条件、生长年限等有关；正常花的雄蕊多数，结籽力强，种籽成熟度也高，雌蕊瓣化严重的花，结籽少而不实或不结籽，完全花雄蕊离生，心皮一般5枚，少有8枚，各有瓶状子房一室，边缘胎座，多数胚珠，骨果五角，每一果角结籽7～13粒，种籽类圆形，成熟时为共黄色，老时变成黑褐色，成熟种子直径0.6～0.9厘米，千粒重约400克。
牡丹由野生变家种后，因环境条件变化及人工不断地选育和栽培，除花色、花型、花期早晚有变异外，而且在株的形态、根的长短、粗细、叶的色泽、形状等方面也发生了变异。
繁殖方法
常用分株和嫁接法繁殖，也可播种和扦插。移植适期为9月下旬至10月上旬，不可过早或过迟。喜肥，每年至少应施肥三次，即“花肥”、“芽肥”和“冬肥”。栽培2-3年后应进行整枝。对生长势旺盛、发枝能力强的品种，只需剪去细弱枝，保留全部强状枝条，对基部的萌蘖应及时除去，以保持美观的株形。除芽也是一项极为重要的工作，为使植株开花繁而艳、保持植株健壮，应根据树龄情况，控制开花数量。在现蕾早期，选留一定数量发育饱满的花芽，将过多的芽和弱芽尽早除去。一般5-6年生的植株，保留3-5个花芽。新定植的植株，第二年春天应将所有花芽全部除去，不让其开花，以集中营养促进植株的发育。
牡丹为深根性落叶灌木花卉，性喜阳光，耐寒，爱凉爽环境而忌高温闷热，适宜于半干半湿的疏松、肥沃、排水良好的砂质土壤中生长。因此一般栽培牡丹花的盆土宜用砂土和饼肥的混合土，或用充分腐熟的厩肥、园土、粗砂以1:1:1的比例混匀的培养土。如栽培土壤中水分过多，其肉质根部容易腐烂。因此，遇到连续下雨的天气时，要及时排水，切不可让其根部积水。牡丹不耐高温，夏季天热时要及时采取降温措施。最好搭个凉棚，为其遮荫。中午前盖上草帘或芦苇，傍晚揭去。这一措施及时做好，可以防止落叶，若任其受热、落叶，将严重影响以后开花。牡丹因根须较长，植株较大，因此适合于地栽，若要盆栽，则应选大型的、透水性好的瓦盆，盆深要求在30厘米以上。最好用深度为60-70厘米的瓦缸。牡丹花的繁殖，用播种法、分株法、嫁接法都可以。
生长环境
原产于中国西部秦岭和大巴山一带山区，汉中是中国最早人工栽培牡丹的地方，为落叶亚灌木。喜凉恶热，宜燥惧湿，可耐-30℃的低温，在年平均相对湿度45%左右的地区可正常生长。喜阴，亦少不耐阳。要求疏松、肥沃、排水良好的中性土壤或砂土壤，忌粘重土壤或低温处栽植。花期4-5月。多采用嫁接方法进行栽培，因为与芍药同属芍药属，又多选用芍药作为砧木。
土壤
1．土质：牡丹适宜疏松肥沃，土层深厚的土壤。土壤排水能力一定要好。盆栽可用一般培养土。
2．土性：中性或中性微碱土。
浇水
谚语说、俗语说：“牡丹宜干不宜湿。”牡丹是深根性肉质根，怕长期积水，平时浇水不宜多，要适当偏干。
施肥
谚语说、俗语说：“清牡丹"，"浊芍药”。栽培牡丹基肥一定要足。基肥可用堆肥、饼肥或粪肥。通常以一年施三次肥为好，即开花前半个月喷洒一次以磷肥为主的肥水加花朵壮蒂灵；开花后半个月施一次复合肥；入冬之前施一次堆肥，以保第二年开花。喷施新高脂膜，大大提高农药的有效成分率。
温度
牡丹耐寒，不耐高温。华东及中部地区，均可露地越冬气温到4℃时花芽开始逐渐膨大。适宜温度：16~20℃，低于16℃不开花。夏季高温时，植物呈半休眠状态。
光照
阴茶花，阳牡丹。”牡丹喜阳，但不喜欢晒。地栽时，需选地势较高的朝东向阳处，盆栽应置于阳光充足的东向阳台，如放南阳台或屋顶平台，西边要设法遮荫。
栽培技术
1．栽植
选择向阳、不积水之地，最好是朝阳斜坡，土质肥沃、排水好的沙质壤土。栽植前深翻土地，栽植坑要适当大，牡丹根部放入其穴内要垂直舒展，不能拳根。栽植不可过深，以刚刚埋住根为好。一般盆栽较少。
2．光照与温度
充足的阳光对其生长较为有利，但不耐夏季烈日暴晒，温度在25℃以上则会使植株呈休眠状态。开花适温为17 -20℃，但花前必须经过1 -10℃的低温处理2 -3个月才可。最低能耐- 30℃的低温，但北方寒冷地带冬季需采取适当的防寒措施，以免受到冻害。南方的高温高湿天气对牡丹生长极为不利，因此，南方栽培牡丹需给其特定的环境条件才可观赏到奇美的牡丹花。
3．浇水与施肥
栽植前浇2次透水。入冬前灌1次水，保征其安全越冬。开春后视土壤干湿情况给水，但不要浇水过大。全年一般施3次肥，第1次为花前肥，施速效肥，促其花开大开好。第2次为花后肥，追施1次有机液肥。笫3次是秋冬肥，以基肥为主，促翌年春季生长。另外，要注意中耕除草，无杂草可浅耕松土。
4．整形修剪
花谢后及时摘花、剪枝，根据树形自然长势结合自己希望的树形下剪，同时在修剪口涂抹愈伤防腐膜保护伤口，防治病菌侵入感染。若想植株低矮、花丛密集，则短截重些，以抑制枝条扩展和根蘖发生，一般每株以保留5-6个分枝为宜。
5．花期控制
盆栽牡丹可通过冬季催花处理而春节开花，方法是春节前60天选健壮鳞芽饱满的牡丹品种（如赵粉、洛阳红、盛丹炉、、葛金紫、珠砂垒、大子胡红、墨魁、乌龙捧盛等）带土起出，尽量少伤根、在阴凉处晾12-3天后上盆，并进行整形修剪，每株留10个顶芽饱满的枝条，留顶芽，其余芽抹掉。上盆时，盆大小应和植株相配，达到满意株型。浇透水后，正常管理。春节前50-60天将其移入10℃左右温室内每天喷2-3次水，盆士保持湿润。当鳞芽膨大后，逐渐加温至25-30℃，夜温不低于15℃，如此春节可见花。