Преимущественно листопадные растения. Высота деревьев иногда достигает 40 м, при диаметре ствола 2 м, некоторые виды растут в виде кустарника. Крона от широко-цилиндрической с закруглённой вершиной до компактно-шаровидной. Ветвление симподиальное; побеги коленчатые. Ветви без колючек и шипов, с тонкими молодыми побегами на главных толстых ветвях. Кора бурая, у молодых деревьев гладкая, позже толстая и грубая, бороздчатая, с продольными трещинами. На ветвях многих южных видов образуются пробковые наросты. Корневая система обычно без стержневого корня, мощная, с отдельными, глубоко идущими корнями и многими боковыми поверхностными. На сильно подзолистых почвах корневая система поверхностная.
Почки сидячие, длиной 2—8 мм, овальные, яйцевидные, острые или тупые, опушенные или голые, с черепичато налегающими чешуями. Листорасположение очерёдное, двурядно-мозаичное, отчего крона почти не просвечивает и дает густую тень. Листья короткочерешковые, цельные, реже в верхней части лопастные, при основании неравнобокие, размерами от 4 до 20 см, двояко- или троякозубчатые, редко просто зубчатые, заострённые. Прилистники ланцетные, рано опадающие. Даже на одном побеге листья могут различаться размерами и очертаниями, образуя красивое кружево — так называемую вязь. До созревания плодов листья почти не развиваются и начинают быстро расти только после пожелтения плодов. Осенью перед листопадом пластинка листьев окрашивается в светло-жёлтый цвет или буреет; опадают листья раньше, чем у многих других древесных пород.
Цветки мелкие, невзрачные, собраны пучками, сидящими в пазухах листьев, обоеполые, снабжены простым колокольчатым пятираздельным, реже 4—8, околоцветником и таким же количеством тычинок. Завязь верхняя, одногнездая, с одной семяпочкой, сплющенная, переходит в столбик, разделенный на две ветви, представляющие собою два рыльца. Цветки ветроопыляемые, у большинства видов появляются раньше листьев. Цветут обычно до появления листьев, редко осенью (вяз мелколистный (Ulmus parvifolia)).
Плод сплющенный, тонкооболочечный, крылатый орешек, перепончатое крыло которого охватывает семя кругом. Семя чечевицеобразное, без эндосперма. Плоды созревают очень рано, в Санкт-Петербурге в июне, в Крыму и на Кавказе в апреле — мае; разносятся ветром, во влажной почве прорастают через несколько дней. Проросток с двумя обратно-яйцевидными, плоскими, толстоватыми семядолями, за которыми следует 2—3 пары супротивных просто зубчатых листьев. Южные виды (приземистый (Ulmus pumila), крупноплодный (Ulmus macrocarpa) и другие), растущие на открытых местах, начинают плодоносить с 5—8 лет. Северные лесные виды (вяз шершавый (Ulmus glabra), гладкий (Ulmus laevis), лопастной (Ulmus laciniata) и другие) — с 20—40 лет. Плодоносят растения ежегодно и обильно, давая до 20—30 кг семян на 1 дерево.
Размножаются пнёвой порослью, корневыми отпрысками и семенами. В раннем возрасте растут быстро.
Продолжительность жизни 80—120 лет, доживают до 400 лет. В первый год всходы достигают высоты 10—15 см; затем ежегодный прирост в высоту составляет 30—40 см, и растения сильно ветвятся. В возрасте 40—60 лет годичный прирост около 20 см, позже прирост в высоту падает.
