雙子葉植物綱五椏果亞綱的1科，喬木，莖幹粗大，有粗刺或無刺，有粘液腔；葉互生，單葉或掌狀複葉，托葉早落。花兩性，大而鮮明；萼在花芽中閉合，鑷合狀排列，偶有5深裂而稍成覆瓦狀排列，常有副萼；花瓣5枚或有時缺；雄蕊分離或合生成筒；花藥腎形至線形，1～2室或多室，花粉粒平滑無刺，常有退化雄蕊；子房上位，2～5室，花柱1枚，圓頭狀或分裂，倒生胚珠2枚或多枚，著生室的內角。蒴果大，室背開裂或不裂，種子多數，包藏於果內壁所長出的毛茸中，種子有時有假種皮。胚乳缺或隻有薄薄層，子葉扁平，回旋或折疊。木棉科的花粉粒具3溝，3～6孔或3溝孔，超扁球形至近扁球形，(23～50)×(48～62)微米；極面觀輪廓內向具棱，溝短，萌發孔瘤型，內孔邊緣增厚；外壁厚1～4微米，覆蓋層粗糙或具棒狀突起；外壁外層網狀，具暗明圖案，外壁內層比外層薄。本科染色體研究不多，吉貝屬染色體數目2n＝72，80，88。有20屬150種，是熱帶所特有的科。中國僅有木棉屬1屬2種。木棉，又稱攀枝花，產雲南、貴州、四川、廣東、廣西、福建、臺灣和江西等省區；另一種是長果木棉，產雲南西雙版納。通過引種已在中國栽培的有輕木屬、吉貝屬、榴蓮屬、瓜栗屬、猴面包樹屬等5屬。
本科以其木材質地輕軟而著名。如輕木為世界上木材中最輕的一種，供航空工業等用，原產美洲熱帶，中國臺灣和雲南有引種栽培。木棉、長果木棉和吉貝等果實內富於棉毛纖維，但韌性差，無彈力，不能供紡織，常供枕頭、墊褥、救生器材等的填充料。其耐水力強，浮力大，如每公斤木棉在水中可浮起一個人的重量。原產馬來西亞的榴蓮是熱帶名果，有異味，可供食用，中國海南島和臺灣偶有栽培。瓜栗的果皮未熟時可食，種子可炒食，原產墨西哥和哥斯達黎加，中國雲南西雙版納有栽培。猴面包樹的未成熟果皮可食，原產非洲熱帶，中國福建、廣東和雲南偶有栽培。木棉的花大而艷，稱英雄樹，在熱帶普遍栽培供觀賞。中國廣州市已選為市花。
本科與錦葵科、椴樹科、梧桐科親緣相近，並與後兩者的性狀常有交叉。