本州から九州に分布。路傍や草地に生えるつる性の多年草。茎はz巻きに巻きつく。葉は互生、長さ 3〜7 cm の矛形で基部が左右に張り出す。この張り出した部分が２裂することが多い。

花期は6〜8月、葉腋から長さ 2〜5 cm の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。花柄上部に狭く縮れた翼が張り出す（右下写真）。萼は５裂し、卵形で長さ 1〜2 cm の苞２枚ので包まれる。花冠は直径 3〜4 cm、漏斗形、淡紅色。雄しべは５個。雌しべは１個、柱頭は２裂し膨らむ。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。

類似種のヒルガオは全体にやや大形、葉の基部は斜め後方に張り出し、花柄に翼はない。また花色もふつうコヒルガオより濃い。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。