庭や路傍などにふつうに見られる多年草。茎は地を這って広がり、高さ10〜30cm。全体に毛がある。長さ2〜7cmの葉柄の先に３小葉からなる複葉をつける。小葉はハート型、長さ約1cm。小葉は夕方になると閉じる睡眠運動をする。小葉が小形で暗赤紫色のものもあり、アカカタバミ（f. rurifolia）とよばれる（右下写真）。

花期は5〜7月。葉腋から長い柄が伸びて、直径1cmほどの花をつける。萼片は５枚。花弁は黄色で５枚。雄しべは１０個で５個ずつ２輪にならぶ。雌しべは１個で、花柱は５裂する。雄しべが雌しべよりも長い花と雌しべよりも短い花がある（異形蕊性）。果実はさく果で円柱形、長さ1.5〜2.5cm。熟すと５裂開して多数の種子をとばす。