西瓜一年生蔓生藤本；茎、枝粗壮，具明显的棱。卷须较粗壮，具短柔毛，叶柄粗，密被柔毛；叶片纸质，轮廓三角状卵形，带白绿色，两面具短硬毛，叶片基部心形。雌雄同株。雌、雄花均单生于叶腋。
西瓜的雄花花梗长3-4厘米，密被黄褐色长柔毛；花萼筒宽钟形；花冠淡黄色；雄蕊近离生，花丝短，药室折曲。雌花：花萼和花冠与雄花同；子房卵形，柱头肾形。
西瓜的果实非常大，近于球形或椭圆形，肉质，多汁，果皮光滑，色泽及纹饰各式。种子多数，卵形，黑色、红色，两面平滑，基部钝圆，通常边缘稍拱起，花果期夏季。
中国各地栽培，品种甚多，外果皮、果肉及种子形式多样，以新疆、甘肃兰州、宁夏中宁一带、山东德州、江苏东台等地为有名。其原种可能来自非洲，广泛栽培于世界热带到温带，后传入中国。
中国是世界上大的西瓜产地，但关于西瓜的由来，说法不一。一种说法认为西瓜并非源于中国，而是产自于非洲，于西域传来，故名西瓜。另一种说法源于神农尝百草的传说，相传西瓜在神农尝百草时被发现，原名叫稀瓜，意思是水多肉稀的瓜，但后来传着传着就变成了西瓜。
较为流行的观点认为，西瓜的原生地在非洲，它原是葫芦科的野生植物，后经人工培植成为食用西瓜。早在四千年前，埃及人就种植西瓜，后来逐渐北移，初由地中海沿岸传至北欧，而后南下进入中东、印度等地，四五世纪时，由西域传入中国，称之为“西瓜”。