北海道から九州に分布。路傍や草地に生えるつる性の多年草。茎はZ巻きに巻きつき、長さ 50〜200 cm。葉は互生、長さ 5〜10 cm の鉾形〜矢尻形で基部が下側方に張り出す。この張り出した部分が２裂することはない。

花期は6〜8月、葉腋から長さ花柄を出して花をつける。午前中に開花し夜には萎む一日花。萼は５裂し、長さ 2〜2.5 cm の苞２枚で包まれる。花冠は直径約 5 cm、漏斗形、淡紅色。雄しべは５個。雌しべは１個、柱頭は２裂して膨らむ。長花柱花と等花柱花があるらしい。子房上位、2室、中軸胎座。結実することはまれ、ふつう地下茎で増える。

類似種のコヒルガオは全体にやや小形、葉の基部は側方に張り出しふつう２裂、花柄に縮れた翼があることで区別できる。また花色もふつうヒルガオより薄い。またセイヨウヒルガオは苞が小形鱗片状である点で異なる。