Hojas: Son simples, alternas, grandes (de 9 a 19 cm de largo por 6 a 11 cm de ancho), de forma ovada con una punta larga y una base acorazonada. Tienen un color verde claro y son lustrosas, con puntos notables de color marrón en el envés. Se sostienen por pecíolos delgados y largos. Pueden ser perennifolias o semi-caducifolias.
Tronco y Ramas: El tronco es cilíndrico y se ramifica a poca altura del suelo. La corteza es de color café y lisa.
Flores: Son grandes y vistosas, de color rosado o blanco, dispuestas en panículas terminales. Tienen 5 sépalos irregulares que forman un receptáculo persistente en el fruto maduro y 5 pétalos libres, ligeramente distintos en tamaño, que caen pronto. Presentan numerosos estambres amarillos con anteras moradas en forma de herradura.
Fruto: Es una cápsula bilocular de forma de vejiga alargada y puntiaguda, de 2 a 6 cm de largo. Está cubierta de pelos gruesos y espinosos. Inicialmente es de color verdoso claro a morado, según la variedad, y al madurar se torna pardo rojizo oscuro. Es dehiscente, es decir, se abre para liberar las semillas.
Semillas: En cada valva del fruto se encuentran entre 10 y 50 semillas, dependiendo del tamaño de la cápsula. Son pequeñas, parecidas a las de la vid pero más grandes y algo comprimidas. Están cubiertas por un arilo carnoso de color rojo vivo o anaranjado, que es la parte de la planta de mayor valor comercial debido a su contenido de pigmentos.
Raíz: Es pivotante y bien desarrollada, lo que le permite adaptarse a suelos pobres.
Ecología: Es una planta mayoritariamente cultivada, aunque puede encontrarse de forma espontánea en vegetación perturbada derivada de bosques tropicales y en suelos antropogénicos. Se ha naturalizado en muchas regiones tropicales y subtropicales del mundo. Prefiere climas cálidos y húmedos, con buena exposición solar y suelos bien drenados. Su polinización es principalmente entomófila, realizada por abejas (especialmente abejas sin aguijón del género Melipona) y mariposas, las cuales recolectan el polen de sus flores que no producen néctar. La planta también presenta nectarios extraflorales que atraen hormigas, las cuales protegen las flores fecundadas de insectos fitófagos.
El Bixa orellana es originario de las zonas tropicales de América, desde México hasta Brasil y Argentina, y el Caribe. Actualmente se cultiva en muchas regiones tropicales del mundo, incluyendo el Sudeste Asiático, India y Filipinas.