มะละกอเป็นไม้ล้มลุก เนื้ออ่อน อายุหลายปี ลำต้นตรงไม่มีกิ่งก้าน สูง 3-6 เมตร เปลือกต้นเรียบ (แต่มีร่องรอยของใบที่หลุดร่วงไปเลย ทำให้ดูเหมือนลำต้นขรุขระ) สีน้ำตาลออกขาว ไม่มีแก่น มียางขาวข้น 

ใบเป็นใบเดี่ยวมีแฉกลึก 5-9 แฉก ก้านใบยาว ออกแบบเรียงสลับรอบต้น โดยจะเกาะกลุ่มอยู่ด้านบนสุดของลำต้น ใบเป็นรูปฝ่ามือมีขอบเว้าแฉกลึกลงถึงด้านใบ ซึ่งใบจะมีขนาด 80-120 เซนติเมตร ส่วนก้านใบเป็นหลอดกลวงยาว 25-100 เซนติเมตร โดยทั้งภายในก้านใบและใบมียางเหนียวสีขาว 

ดอก เป็นดอกแยกเพศอยู่ต่างต้น ดอกเพศผู้ออกเป็นช่อยาวห้อยลง มีก้านดอกยาว กลีบดอกเชื่อมติดกันเป็นหลอดยาว 1.5-2.5 เซนติเมตร ปลายแยกเป็น 5 กลีบ เมื่อดอกบานจะมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.5-2.5 เซนติเมตร มีเกสรเพศผู้ 10 อัน ส่วนดอกเพศเมียออกเป็นดอกเดี่ยวก้านดอกสั้นหรือไม่มีก้านดอกเลย กลีบดอก 5 กลีบ ดอกมีขนาดใหญ่กว่าดอกเพศผู้ ทั้งนี้มะละกอบางต้นอาจมีดอกเพียงเพศเดียว แต่บางต้นอาจมีดอกทั้งสองเพศก็ได้ 

ผล เป็นแบบผลเนื้อมีหลายขนาดและรูปทรงตั้งแต่กลม รี และยาว แบบกระสวย ขนาดของผล มีหลายขนาดแล้วแต่สายพันธุ์ ผลดิบมีเปลือกสีเขียวและมียางสีขาวจำนวนมาก และเปลี่ยนเป็นสีเหลืองถึงแสดเมื่อสุก เนื้อในผลเมื่อดิบมีสีขาวรสจืดเมื่อสุกมีสีเหลืองถึงแสดแดงรสชาติหอมหวาน เมล็ดมีลักษณะกลม เมื่อยังอ่อนมีสีขาวผิวขรุชระ เมื่อแก่จะเปลี่ยนเป็นสีดำ และมีเยื่อหุ้มเมล็ดสีขาวใส