แตงโมเป็นไม้เลื้อยล้มลุก ลำต้นทอดนอน ยาวได้ถึง ๓ ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง ๒-๔ มม. มีขนนุ่มสีเทา ขนยาว ๒-๕ มม. มือจับแยกเป็น ๒-๓ แขนง
ใบเดี่ยว เรียงสลับ รูปไข่ถึงรูปขอบขนาน กว้าง ๓-๑๕ ซม. ยาว ๕-๒๐ ซม. ปลายโค้งมนหรือแหลม โคนรูปหัวใจ แผ่นใบแยกเป็นแฉกค่อนข้างลึกแบบขนนก ๓-๕ แฉก ขอบหยักซี่ฟันไม่สม่ำเสมอ ด้านบนเกือบเกลี้ยงด้านล่างสากเนื่องจากมีผลึกหินปูนขนาดเล็ก และมีต่อม
ดอกแยกเพศร่วมต้น ออกเดี่ยวตามซอกใบ สีเหลือง ใบประดับคล้ายใบ รูปขอบขนาน ยาว ๐.๕-๒ ซม. ปลายมน โคนแคบ มีต่อมประปรายไม่เด่นชัด ดอกเพศผู้มีก้านดอกยาว ๑-๘ ซม. ฐานดอกเป็นหลอดรูประฆังยาว ๓-๔ มม. มีขนอุยปกคลุม กลีบเลี้ยง ๕ กลีบ รูปแถบ ยาว ๓-๕ มม. กางออก กลีบดอก ๕ กลีบ รูปไข่แกมรูปขอบขนาน ยาว ๐.๕-๑.๕ ซม. ปลายมน ขอบเรียบ เกสรเพศผู้ ๓ เกสร ติดอยู่ใกล้ฐานดอก ก้านชูอับเรณูยาวประมาณ ๒ มม. เกลี้ยง อับเรณูชิดกันเป็นรูปกลม เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๓ มม. แกนอับเรณูแผ่ราบ จานฐานดอกไม่เด่นชัด ดอกเพศเมียมีก้านดอกยาว ๐.๔-๔ ซม. รังไข่อยู่ใต้วงกลีบ ทรงรูปไข่หรือรูปทรงค่อนข้างกลม ยาว ๐.๖-๑.๒ ซม. มีขนคลุม มี ๓ ช่อง แต่ละช่องมีออวุลจำนวนมาก ก้านยอดเกสรเพศเมียยาว ๔-๕ มม. ยอดเกสรเพศเมียแยกเป็น ๓ แฉก ลักษณะอื่น ๆ คล้ายดอกเพศผู้
ผลแบบผลเปลือกเหนียว คล้ายผลมีเนื้อหนึ่งถึงหลายเมล็ด สีเขียวค่อนไปทางสีเขียวอมเทาหรือสีเหลืองรูปทรงกลมหรือรูปทรงรี ยาว ๓-๓๐ ซม. พบบ้างที่ยาวได้ถึง ๖๐ ซม. ผิวเรียบ มีลายหรือไม่มี ผนังผลชั้นนอกเหนียวคล้ายแผ่นหนัง ผนังผลชั้นกลางสีขาว ผนังผลชั้นในเป็นเนื้อฉ่ำสีแดงหรือสีเหลือง พบน้อยที่มีสีขาว ก้านผลยาว ๒-๗ ซม. เมล็ดอ่อนสีขาว เมื่อแก่สีน้ำตาลหรือสีค่อนข้างดำ รูปไข่ถึงรูปไข่แกมรูปขอบขนาน ยาว ๐.๖-๑.๒ ซม. แบน มีขอบเมล็ดหรือไม่มี ผิวค่อนข้างเรียบ มีจำนวนมาก
แตงโมเป็นพรรณไม้ต่างประเทศ มีถิ่นกำเนิดในทวีปแอฟริกา ในประเทศไทยนิยมปลูกทั่วทุกภาค อาจพบในสภาพธรรมชาติตามพื้นที่รกร้าง ออกดอกและเป็นผลตลอดปี ในต่างประเทศพบปลูกทั่วไป
ประโยชน์ นิยมรับประทานผลแก่ ยอดอ่อนและผลอ่อนใช้ประกอบอาหาร เมล็ดให้น้ำมันและโปรตีนต้มและคั่วจนแห้งรับประทานได้.