1．葉
仙人掌類植物的祖先是有葉的，牠們原來分布的地區並不大乾旱，所以牠們在外形上與一般植物並無多大區別。由於氣候條件的變化，原來濕潤的地區變得越來越幹早，為適應乾旱的環境以求生存，正常的扁平葉逐漸退化，主要是縮小、變形，甚至完全消失，這樣就能大大減少水分的蒸騰損耗。只有中美洲不太乾旱的地區還分布著一些原始的有葉仙人掌類。其中葉仙人掌屬、麒麟掌屬及頂花麒麟掌屬的種類具正常的扁平葉，但其大小和肉質化程度有變化。
除了上述有葉的仙人掌外，其他仙人掌類植物已沒有葉，但仍可找到葉曾經存在的根據。一些專家指出，仙人掌類的刺座實為腋芽發育而成。還有些專家指出，很多種類的仙人掌，其刺座下面的疣狀突起相當于正常葉子的葉基。
有人認為，仙人掌屬植物刺座下面的疣狀突起即相當于正常葉子的葉基；還有人乾脆就把這種疣狀突起視為仙人掌屬植物的葉，只不過它已經退化並演變成為圓柱狀、鑽形或錐形。從解剖學上看，牠們既無葉柄，也無葉脈，通常生長1個月左右的時間便自下而上自行脫落。仙人掌的葉刺是仙人掌屬植物分類的重要依據。
2．莖
仙人掌的掌片（有時稱為「掌葉」）常被人們誤認為葉，這是誤稱，其實是莖。這種掌狀莖呈綠色含有大量葉綠素，是仙人掌進行光合作用的主要器官。莖表面有一層較厚的角質層，角質層外面被蠟，能有效地阻止水分喪失。莖表面分布著大量氣孔。氣孔向下凹陷，圓形、直徑80～90微米，保衛細胞處直徑40～50微米。氣孔排列密度較大，間距僅11～150微米不等。莖表面還分布著簇狀的刺和刺毛，形成刺座，刺座呈有規律的線性排列。解剖發現，莖部皮層與髓心部位之間為形成層，形成層附近有呈網狀分布的維管束系統，維管束連接著每一個刺座，以供應足夠的營養物質。一些專家認為，刺座實為腋芽演變而成。栽培中可見新芽均從刺座處發出，且大部分從莖上部的刺座處發出，通常每個莖片可發出二三個新掌，有時也可發出八九個新掌。根也是從刺座部位生出。因此，刺座基部實際上就是潛伏著的生長點。
隨著仙人掌年齡的增長，植株基部的莖會逐漸老化，葉綠素慢慢消失，表皮由綠色變為黃褐色並粗糙起來，進一步木質化後，扁平的莖漸漸變成了圓柱狀。此時，它的光合作用功能完全消失，只行使支撐作用和物質運輸機能了，光合作用則由上部較幼嫩的、綠色的莖去完成。
3．根
在仙人掌屬植物中，除了少數喬木種類外，一般均無明顯的主根，但側根比較發達，屬鬚根性植物。仙人掌根分布的深度在30厘米左右，在幹早地區，有時根可以延伸很遠，這也是對乾旱生境的一種適應。因為當原產地雨季來臨時，偶爾也會下一場很大的雨，而那裡的沙漠和半沙漠性質的土壤持水力很差，仙人掌這種分布很廣的根系就能在短時間內迅速吸收足夠的水分以備後用。原產地每當旱季來臨，強烈的陽光使土壤表層溫度迅速升高，為了保護根內部組織不受高溫的傷害並減少水分散失，很多種類的仙人掌的老根外部形成了一層厚厚的木栓層，起到了很好的保護作用。一旦土壤濕潤，周皮下面的根原基可以迅速形成新根。
4．花、果實和種子
·花
每一種仙人掌類植物都能開花。很多種類只要栽培得當很快就可開花，如子孫球屬的種類從播種到開花需要3年，而栽培中通過嫁接還可以大大提前開花。
花通常著生在刺座上。但乳突球屬種類的花和刺座不在同一位置。仙人掌屬的種類花一般開在充分經受陽光的成熟莖片上，高大的仙人柱從莖的中部到近頂端處都能開花，而且很奇怪，花常在一條或幾條棱上一字排開，而鄰近的棱上則無花。
很多種類都能一次開大量的花。曇花、蛇鞭柱、量天尺和仙人球開花時還有這樣的特點，即不開花時一朵不開，開花時則同時能開幾十朵甚至更多，而奇怪的是花蕾出現的時間和花蕾的大小明顯地參差不齊卻能同時開花。
但是也有很多種類在栽培中開花不多，雖然每年都開但只開一朵兩朵。如晃山、光琳球等。還有一些種類栽培幾十年從未見花，這是因為一些種類成熟年齡晚，還有栽培上條件不夠或方法上有問題。如鹿角柱屬的翁錦，開花必須符合兩個條件：一是老株才能開花；二是要求冬季溫度高且紫外線充足。
花通常是輻射對稱。形狀有漏斗狀、喇叭狀、高腳碟狀、杯狀等。少數屬種的花是兩側對稱。花瓣通常只有一層或兩層，目前在毛花柱屬中通過雜交產生了開重瓣花的品種。花瓣通常為全緣。
食用仙人掌的花大而豔麗，深黃色、橙黃色或橙紅色，花輻狀，直徑7～8厘米，單生或數朵至十幾朵著生於扁化莖頂部邊緣，也有時單個花著生於扁化莖頂部掌面緣。花兩性，雄蕊多數，數輪排列，花絲長約6毫米，花藥黃色，長12～15毫米，2室；雌蕊1，花柱長15毫米，直徑2.5毫米，圓柱形，柱頭黃白色，6裂；子房下位，1室，胚珠多數。花期五六月份，少數7月份，開花時間極短，僅一兩天，這是對乾旱、惡劣環境條件的一種適應。
·果實
果實通常為肉質漿果，少數為乾果。形狀有梨形、圓形、棍棒形等。長5～10厘米，直徑4～9厘米，頂端凹陷，表面有小型刺座，刺座處有一些倒刺毛，果實未成熟時為綠色，成熟時為黃色或紫紅色，有些品種有黃色或淡紅色條紋。
·種子
種子多數，腎狀橢圓形，長4～5毫米，寬3～4毫米，厚1～2毫米，邊緣較薄，無毛，淡黃褐色，種皮堅硬。