雙子葉植物綱五椏果亞綱的1科。一年、二年或多年生草本，很少呈亞灌木狀。基生葉蓮座狀，莖生葉互生，無托葉，單葉或羽狀分裂。花兩性，整齊；萼片4，分離，排成2輪；花瓣4，分離，有白、黃、粉紅、淡紫、紫各色，排列呈十字形，上部開展，下部呈爪，稀缺乏；雄蕊通常6，4長2短，稱四強雄蕊，少數更多或更少，在花絲基部常具蜜腺；雌蕊1，子房上位，由2心皮組成，常有假隔膜分成2室，少數無假隔膜，則為1室，每室有胚珠1至多數，生於側膜胚座上，排列成1或2行。果實為長角果或短角角果，成熟時由下向上開裂或不裂，少數角果頂端具或長或短的喙。種子較小，無胚乳，表面光滑或有紋飾，邊緣有時具翅。本科是一個單類型花粉的科。花粉粒一般具3溝，圓球形至近長球形；最長軸常為20～30微米，有時超過50微米。外層厚於內層，一般網狀，單（或雙）棒。有時具2溝，4溝皺，6皺，偶有不規則的花粉。染色體基數x＝4～19。約375屬3200種，廣佈全球，主要分佈北溫帶，地中海區域較多。中國產95屬425種，124變種和9變型，中國各地均有分佈，以西南、西北、東北山區和丘陵地帶為多，平原和沿海地區較少。其中半脊薺屬、蛇頭薺屬、寬框薺屬、穴絲芥屬、堇葉芥屬、連蕊芥屬、陰山薺屬為中國的特有屬。
本科植物含芥子苷、脂肪酸（油酸、亞油酸、亞麻酸等）、生物堿、酚性物質（槲皮素及山奈酚）、黃酮醇、蕓香苷、肌醇、強心苷、皂苷、苦味質、靛紅等成分，其中不少成分具有生理活性，在民間也廣為應用，如糖芥屬、桂竹香屬，種子多含強心苷類，故用作強心利尿藥；蕓苔屬、歐白芥屬、播娘蒿屬等，植物中多含硫苷類，水解後產生硫氫酸對羥基芐酯或異硫氰酸烯丙酯，外用可消炎，內服可為刺激性祛痰藥。
本科主產蔬菜和油料作物，如蕓薹屬、蘿卜屬等；藥用植物如菘藍屬、蔊菜屬、糖芥屬等；觀賞植物如桂竹香屬、紫羅蘭屬、諸葛菜屬等；其他有經濟用途的屬還有薺屬、獨行菜屬、菥蓂屬（遏藍菜屬）等；本科植物中也有很多是蜜源植物。
十字花科的代表種有：①獨行菜，一或二年生草本，產於中國東北、華北、西北和西藏等地；生在路旁、溝邊和雜草地上。歐、亞兩洲也有分佈。全草及種子供藥用，種子作葶藶子用，主治水腫、咳喘，有利尿、祛痰的作用；全草清熱利尿。②菘藍，二年生草本，原產中國，有栽培。根和葉供藥用，根藥名板藍根，葉藥名大青葉，清熱解毒，主治多種炎癥、流感、菌痢、肺炎等；由葉制出的藍靛，為動、植物纖維的直接性染料；種子含油量約30％，供工業用油。葉含菘藍苷；植物有芥苷、新芥苷及氧化酶等；根含芥子苷、靛紅、B-谷甾醇等。③菥蓂，一年生草本，中國普遍分佈，生於荒地或田野。亞、歐及非洲北部均有分佈。全草和種子供藥用，全草可清熱解毒，消腫排膿；種子利肝明目；嫩苗和中益菊，也可作野菜；種子含油量28～34％，工業用油。種子含芥子苷、芥子油、卵磷脂、硫氰酸烯丙脂、肌球蛋白等，全草含黑芥子苷、維生素 C等。④薺，一或二年生草本，分佈於溫帶地區，中國普遍分佈。嫩株作蔬菜食用；帶花全草及根供藥用，清熱涼血、止血、降壓、利尿、消炎；根治結膜炎。全草含佈枯苷、膽堿、多種氨基酸、肌醇、生物堿等。⑤葶藶，一年生草本，廣佈於亞、歐、美三洲。在中國東北、華北、西北、江蘇、浙江、湖北、四川等地分佈；生於山坡、田邊、路旁草地。種子油供工業用。種子含脂肪油、白芥子苷和芥子堿。⑥蔊菜，一年生草本，廣佈於中國各地；印度、越南、菲律賓也有分佈。生於山坡、路旁、田野。全草藥名江剪刀草，有止咳、平喘、解毒之效，主治慢性氣管炎、肝炎等癥；外用可治瘡毒。全草含蔊菜素、蔊菜酰胺等。⑦紫羅蘭，兩年或多年生草本，原產歐洲南部。中國大城市常有引種，栽於庭園花壇或溫室中，花美麗，供觀賞。用播種繁殖。⑧桂竹香，兩年或多年生草本，原產歐洲南部。中國各地有栽培，供庭園觀賞用。種子油供工業用；花供藥用，有瀉下通經之效。花含槲皮素和異鼠李素；種子含墻花苷。⑨糖芥，一或二年生草本，產中國東北、華北、江蘇、陜西、四川等地；蒙古、蘇聯均有分佈。生於山坡、田邊、荒地。全草及種子有健脾胃和消食之效；主治心悸、浮腫、消化不良；種子清血熱、鎮咳、強心。全草含強心苷；種子含糖芥苷。
學者們認為十字花科和山柑科在親緣關系上相近，主要依據兩者花的構造非常近似，但山柑科植物花的子房幾乎全有子房柄或有1個雌雄蕊柄；而十字花科植物的花，一般無子房柄或雌雄蕊柄。山柑科有草本和木本，而十字花科多數為草本。此外，山柑科植物花的各部分的數目和雄蕊的排列變化較大，雄蕊6至多數（不為四強雄蕊）等，而十字花科花的各部分數目和雄蕊的排列是比較穩定的，可以認為十字花科是從山柑科演化而來的。
不少植物學傢根據各自的觀點，提出瞭不同的系統，其中最有代表性和被多數學者所采用的，是O.E.舒爾茨的系統，他於1936年記載本科有350屬，共分成19族，其中中國有10族。E.揚興於1942年對舒爾茨的分類系統進行瞭修訂，他把19族減少為15族。