ฝ้ายเป็นพืชใบเลี้ยงคู่ เป็นไม้พุ่มขนาดกลาง สูงประมาณ ๒-๕ ฟุต หรือมากกว่านี้ มีลำต้นจริงและแตกกิ่งเวียนรอบต้น ใบฝ้ายเกิดที่ข้อของลำต้นและกิ่ง ใบมีก้านยาว ตัวใบมีขนาดเท่าฝ่ามือ กางออกเป็นแฉกมี ๓,๕ หรือ ๗ แฉก ส่วนมากที่ใต้ใบ ก้านใบ และลำต้น มักมีขนสั้นปกคลุมบาง ๆ ดอกฝ้ายจะเกิดที่ข้อเหนือโคนใบ เมื่อยังอ่อนอยู่จะมีกลีบรองเป็นแฉก ๆ และลึก รูปร่างสามเหลี่ยม คล้ายใบหุ้มดอกจำนวน ๓ ใบประกบกัน เป็นรูปสามเหลี่ยม เรียกว่า "ปี้" (bud or square) เมื่อดอกบานจะมีสีขาวนวลถึงสีเหลือง กว้างประมาณ ๓ นิ้ว มีทั้งหมด ๕ กลีบเรียงซ้อนกัน ตอนบ่ายกลีบดอกจะกลายเป็นสีชมพูจนถึงแดงและค่อย ๆ หุบ ดอกฝ้ายจะบานอยู่วันเดียว ยอดเกสรตัวเมียจะโผล่ที่ตรงกลางและมีก้านกระเปาะละอองเกสรตัวผู้ติดคลุมรอบ ๆ รังไข่ของดอกฝ้ายมี ๓-๔ ห้องหรือ ๔-๕ ห้องแล้วแต่ชนิด (species)
ขนาดสมอ
คิดต่อ ๑ ปอนด์ฝ้ายปุยทั้งเมล็ด
ใหญ่
กลาง
เล็ก
๖๕ สมอหรือน้อยกว่า
๖๕–๗๕ สมอ
กว่า ๗๕ สมอ
ฝ้ายจัดว่าเป็นไม้ยืนต้นขนาดเล็ก ถ้าอยู่ในเขตร้อนจะมีอายุได้ ๒-๓ ปี แต่ในทางเกษตรจัดอยู่ในประเภทพืชล้มลุก เพราะผลิตผลฝ้ายในปีที่ ๒ หรือปีที่ ๓ ได้น้อย ต้องปลูกใหม่ทุกปี ฝ้ายเป็นพืชที่ปรับตัวเข้ากับดินฟ้าอากาศได้ดีมาก สามารถทนความหนาวเย็นได้ แต่อุณหภูมิที่เหมาะกับฝ้ายต้องไม่ต่ำกว่า ๑๘ องศาเซลเซียส โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงกว่า ๑๖ องศาเซลเซียส และในเขตที่มีฝนตกกระจายดี มีแสงแดด อุณหภูมิเฉลี่ย ๑๐ องศาเซลเซียส ก็ยังใช้ได้ สำหรับจำนวนน้ำฝนนั้น ฝ้ายจะขึ้นได้ดีตั้งแต่ ๒๐-๗๕ นิ้ว เพียงแต่ให้การตกของฝนกระจายให้ดีและน้ำไม่ขังแฉะ ในที่มีฝนน้อยก็สามารถปลูกโดยการให้น้ำทางชลประทานได้ สำหรับดินนั้น ฝ้ายขึ้นได้ทั้งดินร่วน ดินทราย และดินเหนียวมาก มีความเป็นกรดระหว่าง pH ๕.๒-๘ ดินที่เหมาะสำหรับปลูกฝ้าย ควรเป็นดินร่วนที่มีอินทรียวัตถุ และมีอาหารพืชพอควร สำหรับในเมืองไทยปรากฏว่า แม้ดินจะมีความเป็นกรดมาก คือ pH ต่ำกว่า ๕.๒ ก็ยังขึ้นได้ดี
ทางพฤกษศาสตร์จัดให้ฝ้ายอยู่ในวงศ์มัลวาซีอี (Family Malvaceae) ได้แก่ พวกปอแก้ว ชบา กระเจี๊ยบมอญ และอยู่ในสกุลกอสซีเพียม (GenusGossypium) ไม้ในสกุลนี้มีทั้งหมด ๓๑ ชนิด เป็นฝ้ายป่า ๒๗ ชนิด ฝ้ายปลูก ๔ ชนิด ความแตกต่างของฝ้ายป่ากับฝ้ายปลูก คือ เส้นใยที่เกิดจากเปลือกเมล็ดของฝ้ายปลูกจะยาวมีรูปบิด สามารถปั่นเป็นเส้นด้ายได้ ส่วนเส้นใยของฝ้ายป่าจะสั้น มีรูปเป็นหลอดกลมไม่สามารถปั่นเป็นเส้นด้ายได้ ฝ้ายปลูก ๔ ชนิดนั้น เป็นฝ้ายพื้นเมืองของตะวันออกกลาง ๒ ชนิด และอีก ๒ ชนิดเป็นฝ้ายพื้นเมืองของทวีปอเมริกา จึงมีการแบ่งชนิดของฝ้ายออกเป็นฝ้ายโลกเก่าหรือฝ้ายเอเชีย มีโครโมโซม (chromosome) ๑๓ คู่และฝ้ายโลกใหม่มีโครโมโซม ๒๖ คู่ จากการค้นคว้าของนักพฤกษศาสตร์เชื่อว่า ฝ้ายโลกใหม่ที่ใช้ปลูก เป็นลูกผสมระหว่างฝ้ายป่าของอเมริกากับฝ้ายเอเชีย โดยการผสมตามธรรมชาติ และด้วยการปรับตัวเป็นเวลานาน จึงกลายเป็นฝ้ายอีกชนิดหนึ่งที่มีความแตกต่างกันทางพฤกษศาสตร์อย่างชัดแจ้ง ที่ปลูกกันอยู่มี ๒ ชนิด คือ ชนิดบาร์บาเดนซ์ (G. barbadense.L.) และ ชนิดเฮอร์ซูทุม ชาวอินเดียแดงพื้นเมืองที่อยู่ในเขตร้อนและเขตอบอุ่นของทวีปอเมริกาทั้งกลาง เหนือ ใต้ รวมทั้งที่หมู่เกาะในทะเลแคริบเบียน ได้ใช้เส้นใยจากฝ้ายทั้ง ๒ พันธุ์นี้ ผลิตเป็นสินค้า ก่อนที่โคลัมบัสจะพบทวีปอเมริกานานมาแล้ว แต่สินค้าเหล่านี้ไม่ได้แพร่หลายเหมือนสินค้าฝ้ายจากอินเดีย
ฝ้ายบาร์บาเดนซ์ มีถิ่นกำเนิดที่ภาคเหนือของประเทศเปรู แล้วแผ่ขยายไปทางอเมริกาใต้ แอฟริกากลาง รวมทั้งหมู่เกาะแคริบเบียน ฝ้ายบาร์บาเดนซ์ แต่เริ่มแรกแบ่งเป็น ๒ พวก คือพวกปุยสั้นหยาบ และปุยยาวละเอียด พวกปุยสั้นหยาบกระจายไปทางประเทศบราซิลและภาคเหนือของอเมริกาใต้ ส่วนพวกปุยยาวละเอียดแผ่ขยายไปทางหมู่เกาะเวสต์อินดิส พวกปุยสั้นได้ชื่อว่า "ฝ้ายบราซิเลียน" ส่วนฝ้ายปุยยาวได้ชื่อว่า "ฝ้ายเปรูเวียนหรือซีไอแลนด์" ฝ้ายบราซิเลียน ไม่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ ปัจจุบันนี้ปลูกไว้เพื่อเก็บเป็นพันธุ์ไม่ให้สูญเท่านั้น ส่วนฝ้ายซีไอแลนด์นิยมปลูกกันมากที่หมู่เกาะเวสต์อินดิสและขยายมาถึงรัฐแคโรไลนาใต้และจอร์เจีย สหรัฐอเมริกา เพิ่งเริ่มเสื่อมความนิยมลงเมื่อประมาณ ปี ค.ศ. ๑๙๓๐
ฝ้ายบาร์บาเดนซ์ ได้เริ่มปลูกเป็นการค้า ในประเทศอียิปต์เมื่อประมาณ ค.ศ. ๑๘๐๐ การผลิตฝ้ายชนิดนี้ได้รับผลดี จนขณะนี้กลายเป็นพืชสำคัญของประเทศอียิปต์และซูดาน เพราะเส้นใยยาวละเอียดนั่นเอง จึงได้ชื่อเฉพาะว่า "ฝ้ายอียิปเชียน"
สหรัฐอเมริกาได้นำพันธุ์ฝ้ายจากอียิปต์ เข้าไปปลูกและได้คัดเลือกพันธุ์ในต้นศตวรรษที่ ๑๙ จนได้สายพันธุ์ใหม่ชื่อ "พีมา" (pima) หรือ "อเมริกันอียิปเชียน" ซึ่งใช้ปลูกในเขตทะเลทรายโดยการชลประทาน ต่อมาได้ผสมพันธุ์กับพวกเฮอร์ซูทุม โดยพยายามรักษาคุณสมบัติเส้นใยยาวไว้ให้ผลิตผลต่อไร่สูงขึ้น แต่คุณสมบัติด้านเส้นใยยาวลดลงบ้าง พันธุ์ใหม่ที่ได้นี้ เรียกว่า "อเมริกันพีมา"
ฝ้ายบาร์บาเดนซ์ เป็นพืชค้างปี (perennial) ประเภทไม้ต้นเตี้ย ต้นสูงตั้งแต่ ๔-๘ ฟุต แต่ที่ปลูกเป็นการค้าเป็นพืชล้มลุก (annual) ไม่มีขน กิ่งออกรอบ ๆ ลำต้นและค่อนข้างเล็ก ก้านใบและก้านดอกจะมีจุดเป็นต่อมสีดำมองเห็นได้ชัด ใบโตมี ๓-๕ แฉก ก้านใบยาวเกือบเท่า ๆ กับใบ กลีบรองดอก (bract) โต กลีบดอกสีเหลืองซีด มีจุดสีม่วงหรือสีม่วงแดงอยู่ฐานกลีบดอกด้านใน สมอส่วนมากมี ๓ กลีบ ในกลีบหนึ่ง ๆ จะมีเมล็ดตั้งแต่ ๖-๙ เมล็ด ๆ ไม่ติดกัน ส่วนมากเมล็ดมีสีดำ ปุยไม่ติดเมล็ด ปุยละเอียดและมีความยาวถึง ๒ ๑๒ นิ้ว แต่ส่วนมากจะยาว ๑ ๑๒ นิ้ว
ฝ้ายเฮอร์ซูทุม เป็นฝ้ายที่มีการปลูกผลิตเป็นสินค้ามากที่สุดในโลก มีถิ่นกำเนิดในภาคใต้ของเม็กซิโกและอเมริกากลาง ก่อนที่ชาวยุโรปจะหลั่งไหลเข้าไปตั้งถิ่นฐานในอเมริกา ฝ้ายชนิดนี้มีปลูกเป็นจำนวนมากที่หมู่เกาะเวสต์อินดิส และที่เขตฝ้ายอเมริกาเหนือก็มีปลูกบ้าง ซึ่งเรียกว่า "พันธุ์ฝ้ายดอน" (upland cotton) ต่อมาเมื่อได้คิดค้นทำเครื่องจักรหีบฝ้ายได้แล้ว การปลูกฝ้ายจึงได้ขยายตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อประมาณ ปี พ.ศ.๒๔๐๓ (ค.ศ. ๑๘๐๐) ได้มีการปรับปรุงพันธุ์ ปรับปรุงวิธีการปลูก และมียาป้องกันกำจัดแมลงที่ได้ผลดี ผลิตผลต่อไร่จึงสูงขึ้นมาก ได้ผลิตผลฝ้ายปุยถึงไร่ละประมาณ ๘๕ กิโลกรัม เนื่องด้วยฝ้ายเฮอร์ซูทุมให้ผลิตผลสูงดังกล่าว ฝ้ายชนิดนี้จึงได้แพร่หลายไปยังประเทศต่าง ๆ ทั่วโลก ที่มีดินฟ้าอากาศเหมาะสม ลักษณะสำคัญ ๆ ของฝ้ายเฮอร์ซูทุม มีดังนี้
ฝ้ายเฮอร์ซูทุม เป็นพืชล้มลุก ต้นสูง ๒-๕ ฟุต ขนที่ลำต้นและใต้ใบอาจมีมากน้อยหรือไม่มีเลยก็ได้ ใบมี ๓-๕ แฉก แฉกใบไม่ลึก ขนาดของดอกกว้างประมาณ ๓ นิ้ว อาจแตกต่างไปเล็กน้อย กลีบดอกสีเหลืองซีด ถึงสีเหลืองเข้ม บางพันธุ์มีจุดสีม่วงอยู่ฐานกลีบดอกด้านใน ยอดเกสรยาวประมาณ ๑ นิ้ว สมอ มี ๔-๕ กลีบ คุณภาพของปุยมีตั้งแต่หยาบถึงละเอียด ปุยยาวปานกลางระหว่าง ๓ - ๑ ๑๔ นิ้ว ส่วนมากปุยจะติดเมล็ดค่อนข้างแน่น เมื่อหีบแล้วจะมีปุยสั้น ๆ (fuzz) ติดปกคลุมเมล็ด จึงทำให้มองเห็นเป็นสีขาว เป็นชนิดที่ปลูกเป็นอุตสาหกรรมทั่วโลกและปลูกมากในอเมริกา จนได้ชื่อว่า "ฝ้ายอเมริกันอัพแลนด์"
