蕨類植物分布廣泛，在平原、森林、草地、裂隙、溝壑、沼澤、山地和水中都有分布，特別是在熱帶和亞熱帶地區。
地球上生長的蕨類植物大約有12000種，其中大部分是草本植物。中國有2600多種，大部分分布在西南、長江流域以南的省份和臺灣省。僅雲南省就有1000多種，是名副其實的“蕨類王國”。
蕨類植物多為原生、巖生或附生植物，少數為水生或水下植物，壹般表現為喜濕、喜溫的特點。
蕨類植物的形態結構比苔蘚植物復雜。大多數孢子體是多年生草本植物，只有少數是壹年生的。除了少數只有假根的原始種外，都有吸收能力很好的不定根。莖通常為根莖，少數為直立的樹幹狀或其他形式的地上莖。少數原始種既有地上莖又有根莖，莖中的維管系統形成中柱，蕨類植物中柱的類型極其復雜，主要有初生中柱、管狀中柱、網狀中柱和多環中柱。這些不同類型的中柱與進化有關，進化是從實心的原生中柱到散生中柱的趨勢。
維管系統由木質部和韌皮部組成，分別用於運輸水分、無機養分和有機物質。木質部主要由管胞組成，壁增厚呈環狀、線狀、梯狀或其他形狀。壹些蕨類植物也有導管，如石松屬植物和蕨菜。然而，蕨類植物中導管和管胞的大小沒有顯著差異。木質部除管胞和導管外，還有薄壁組織。韌皮部的主要成分是篩細胞、篩管和韌皮薄壁組織。在現代蕨類植物中，除了水韭、蛇舌草等少數種類外，壹般沒有形成層結構。
蕨類植物的葉有兩種:小葉，如鳳尾蕨、石松等的葉。葉柄只有壹條不分枝的葉脈。小葉子的來源是來自莖的表皮，是原始類型。大葉有葉柄，維管束有或無葉隙，脈多分枝。它的起源是通過展平大部分頂枝形成的。甜菜夜蛾的葉片均為大葉，為遞進型。蕨類植物的葉子中，有只進行光合作用的葉子，稱為營養葉或不育葉，也有主要功能是產生孢子囊和孢子的葉子，稱為孢子葉或可育葉。有些蕨類植物的營養葉和孢子葉難以區分，形狀相同，稱為同形葉。還有形狀完全不同的孢子葉和營養葉，稱為異形葉。在系統進化過程中，同形葉向異形葉方向發展。
蕨類植物的孢子囊，在小葉蕨中，單生於近軸葉的葉腋或葉基部，葉片通常聚集在枝頂形成球狀或穗狀，稱為孢子穗或孢子球根。在更為進化的真蕨類植物中，孢子囊通常生於背面、邊緣或壹片特化的孢子葉上，並常由許多孢子囊叢生而成，稱為孢子囊群或孢子囊堆。水生蕨類植物的孢囊生活在特化的孢子囊或莢果中。
大多數蕨類植物產生大小相同的孢子，稱為孢子同形，而卷柏屬和少數水生蕨類植物產生大小不同的孢子，稱為孢子異型。同孢子和異孢子在形態上可分為兩種類型。壹種是腎形、單縫、兩側對稱的二分孢子；另壹種是圓形或鈍角三角形、三狹縫、輻射對稱的四方孢子。孢子的外壁通常有不同的突起和紋飾。孢子形成時經歷減數分裂，所以孢子的染色體是單倍體。
孢子萌發並形成配子體。配子體又稱原葉體，體積小，結構簡單，壽命短。原始配子體是呈放射狀對稱的塊狀或圓柱狀，埋於土壤中或部分埋於土壤中，通過菌根作用獲取營養，如裸蓋蕨(psilotum nud nm(l .))Grised。少數種類的配子體是絲狀的，如Schizaea。大多數蕨類植物的配子體為綠色葉狀體，有腹面分化，能獨立生活，腹面產生頸卵器和精原細胞，類似於苔蘚植物，但精子有鞭毛。異孢子種的配子體，如卷柏屬和水生蕨類，在孢子內發育，並趨於失去獨立性。配子體產生的精子和卵子受精時不能脫離水環境。受精卵發育成胚胎，幼胚暫時寄生在配子體上。長大後，配子體死亡，孢子體獨立生活。
在蕨類植物的生活史中，有兩種獨立的植物，即孢子體和配子體。從受精卵萌發到孢子母細胞減數分裂，這壹過程稱為孢子體世代，或無性世代，其細胞染色體加倍(2n)。從孢子萌發到精卵結合的階段稱為配子體世代，或稱有性世代，其細胞染色體數目為單倍體(n)。在其生活中，世代交替明顯，孢子體世代占很大優勢。
在蕨類植物中，有壹種現象是孢子體產生不帶孢子的配子體，稱為無孢子生殖。同時，配子體也可以不經過配子結合而直接產生孢子體，稱為無融合生殖。阿伽門特生殖在蕨類植物中相當普遍，有時在壹株植物中，可以同時出現阿伽門特生殖和無孢子生殖的現象。無孢子生殖中產生的許多配子體能正常產生精細胞和頸卵器，這種配子體的染色體數目為2n。從中產生的配子配合後，形成壹個4n的孢子體。這種四倍體孢子體也可以被誘導形成無孢子生殖的四倍配子體。真蕨類植物無孢子生殖誘導的二倍體配子體也能與單倍體染色體的配子體交配，從而產生三倍體孢子體。
在無配子生殖中，孢子體可以由配子體的單個營養細胞產生，也可以由頸卵器附近或內部的細胞產生，或者壹個卵細胞不經配子結合直接形成孢子體，稱為孤雌生殖。
植物學家對蕨類植物的分類系統有很大的分歧。過去通常將蕨類植物作為壹個自然類群，歸為蕨類植物門，蕨類植物又分為蕨亞科、石松亞科、Eguisetinas)[Sphenopinae]和蕨類植物門。有人在這四類中加入了等電位，變成了五類。還有四個班升級到四門或者五門。1978《中國蕨類植物誌》將蕨類植物分為五個亞科，分別是石松綱、等蕨綱、裸蕨綱、蝶蕨綱和細蕨綱。這本書采用了壹個新的系統，分為五個亞門。