Géographiquement, les membres des Ranunculidées sont majoritairement des plantes des régions tempérées et froides de l'hémisphère Nord, bien que certaines familles comme les Menispermacées s'étendent largement dans les zones tropicales. Elles occupent une grande diversité d'habitats, des prairies humides et marécages aux éboulis alpins et aux forêts caducifoliées, et présentent une large gamme de formes biologiques. Le port dominant est herbacé et vivace, souvent issu de rhizomes, tubercules ou racines fibreuses robustes; toutefois, la sous-classe comprend également des herbes annuelles, des arbustes ligneux et des lianes notables. Le port lianescent a évolué indépendamment à plusieurs reprises, de manière spectaculaire chez les clématites (Renunculacées) et chez la quasi-totalité des Menispermacées, où des tiges volubiles ou des vrilles dérivées des feuilles permettent à ces plantes d'atteindre la canopée forestière.

Les feuilles des Ranunculidées sont généralement alternes, bien que des dispositions opposées ou verticillées apparaissent dans certains groupes comme Clematis (clématites), et elles sont en général dépourvues de stipules véritables, contrairement à de nombreuses lignées de rosidées ou d'astéridées. Le limbe est fréquemment composé ou profondément lobé, avec une nervation palmée ou pennée donnant un aspect très découpé, parfois semblable à celui des fougères. Un trait notable chez les renoncules aquatiques est l'hétérophyllie : les feuilles submergées sont finement divisées en segments capillaires pour réduire la résistance à l'eau, tandis que les feuilles flottantes ou émergées sont beaucoup plus larges. La nervation, chez certaines familles rappelant les Lauracées comme les Menispermacées, est souvent palmée, et la base des feuilles peut être peltée, fournissant des caractères morphologiques distinctifs. Les stomates sont typiquement anomocytiques, et de nombreuses espèces accumulent des cristaux d'oxalate de calcium, caractère partagé avec de nombreuses eudicotylédones basales.

L'anatomie vasculaire des Ranunculidées présente un mélange intéressant de caractères primitifs et dérivés. Les éléments de vaisseaux du bois, lorsqu'un tissu ligneux est présent, possèdent généralement des plaques de perforation simples ou scalariformes, et le xylème secondaire peut rester relativement peu spécialisé. Chez les Renunculacées majoritairement herbacées, les faisceaux vasculaires sont souvent disposés en anneau, tout en conservant chez certaines espèces vivaces une capacité de croissance secondaire limitée. Les plastes des tubes criblés contiennent des cristalloïdes protéiques de type P, signature biochimique qui rattache solidement les Ranunculidées aux autres eudicotylédones non caryophyllidées. Les laticifères et canaux sécréteurs sont particulièrement développés chez les Papaveracées, où ils produisent un latex abondant (blanc, jaune ou orange) riche en alcaloïdes, tandis que les Renunculacées et Berberidacées possèdent souvent des idioblastes sécrétant des substances amères comme la berbérine.

La morphologie reproductive est le domaine où les traits distinctifs des Ranunculidées se manifestent le plus clairement et révèlent leur histoire évolutive. Les fleurs sont généralement entomophiles, voyantes et construites selon un schéma autorisant une grande variabilité. L'axe floral est souvent allongé ou convexe, et les pièces florales sont disposées en spirale ou en spirale-cyclique, condition considérée comme ancestrale et distinguant ce groupe des eudicotylédones plus dérivées à phyllotaxie verticillée. Le périanthe montre une gradation complète depuis des tépales indifférenciés et pétaloïdes jusqu'à une distinction nette entre calice et corolle. Chez de nombreuses Renunculacées, les parties les plus visibles sont en réalité les sépales, tandis que les pétales sont réduits ou transformés en nectaires; chez les Papaveracées, les sépales sont caducs et les pétales froissés dominent l'aspect floral. L'androcée comprend de nombreuses étamines libres disposées en spirale centripète, bien que certaines lignées dérivées zygomorphes (comme les delphiniums ou aconits) présentent une réduction du nombre d'étamines et des pétales spécialisés formant des éperons nectarifères. Le gynécée est constitué de carpelles généralement libres et nombreux, chacun contenant un ou plusieurs ovules à placentation marginale, évoluant en follicules, akènes, capsules ou plus rarement en baies. Cette multiplicité de carpelles indépendants est un caractère primitif des angiospermes conservé avec fidélité dans ce groupe.

Le profil chimique des Ranunculidées constitue l'un de leurs traits les plus marquants et biologiquement significatifs. La sous-classe est particulièrement riche en métabolites secondaires, notamment les alcaloïdes benzylisoquinoléiques, composés azotés puissants jouant un rôle de défense et présentant un intérêt pharmaceutique majeur. La berbérine, alcaloïde jaune aux propriétés antimicrobiennes, est largement répandue dans les Berberidacées. La morphine, la codéine et la papavérine issues du pavot à opium confèrent aux Papaveracées une importance médicale exceptionnelle. Les Renunculacées produisent quant à elles la ranunculine, transformée en protoanémonine irritante lors de lésions tissulaires, responsable des effets toxiques des renoncules. Cette richesse en substances toxiques rend la plupart des Ranunculidées peu appétentes ou franchement toxiques pour les herbivores.

Les modes de pollinisation sont majoritairement entomophiles, bien que l'anémophilie soit apparue secondairement chez certains genres comme Thalictrum. Les récompenses florales sont principalement du nectar, produit par des nectaires spécialisés. L'évolution vers des fleurs zygomorphes complexes adaptées à des pollinisateurs spécifiques illustre parfaitement la sélection exercée par les pollinisateurs, notamment chez Aconitum et Delphinium.

Du point de vue phylogénétique, l'ordre des Ranunculales correspond étroitement à la délimitation classique des Ranunculidées. Les études moléculaires placent ce groupe comme groupe frère de toutes les autres eudicotylédones, avec une divergence très ancienne remontant probablement au Crétacé inférieur. Cette position en fait un groupe clé pour comprendre les premières innovations morphologiques et génomiques des eudicotylédones.

Sur le plan économique, les Ranunculidées sont surtout importantes en horticulture et en médecine. Elles ne comprennent pas de grandes cultures alimentaires, mais incluent de nombreuses plantes ornementales (Anemone, Aquilegia, Delphinium, Clematis, Paeonia, Helleborus). Le pavot somnifère occupe une place particulière en tant que source de morphine et d'autres alcaloïdes. Plusieurs espèces sont également utilisées en médecine traditionnelle, bien que leur toxicité limite leur usage.