Pohon pepaya umumnya
tidak bercabang atau bercabang sedikit, tumbuh hingga setinggi 5-10 m dengan
daun-daunan yang membentuk serupa spiral pada batang pohon bagian atas. Daunnya
menyirip lima dengan tangkai yang panjang dan berlubang di bagian tengah.
Bentuknya dapat bercangap ataupun tidak. Pepaya kultivar biasanya bercangap
dalam.
Pepaya adalah monodioecious' (berumah tunggal sekaligus berumah dua) dengan tiga
kelamin: tumbuhan jantan, betina, dan banci (hermafrodit).
Tumbuhan jantan dikenal
sebagai "pepaya gantung", yang walaupun jantan kadang-kadang dapat
menghasilkan buah pula secara "partenogenesis". Buah ini mandul
(tidak menghasilkan biji subur), dan dijadikan bahan obat tradisional. Bunga pepaya memiliki mahkota bunga berwarna kuning pucat dengan tangkai atau duduk
pada batang. Bunga jantan pada tumbuhan jantan tumbuh pada tangkai panjang. Bunga biasanya
ditemukan pada daerah sekitar pucuk.
Bentuk buah bulat hingga memanjang, dengan ujung biasanya meruncing.
Warna buah ketika muda hijau gelap, dan setelah masak hijau muda hingga kuning.
Bentuk buah membulat bila berasal dari tanaman betina dan memanjang (oval) bila
dihasilkan tanaman banci. Tanaman banci lebih disukai dalam budidaya karena
dapat menghasilkan buah lebih banyak dan buahnya lebih besar. Daging buah
berasal dari karpela yang menebal, berwarna kuning hingga merah, tergantung
varietasnya. Bagian tengah buah berongga. Biji-biji berwarna hitam atau kehitaman dan terbungkus
semacam lapisan berlendir (pulp) untuk mencegahnya dari kekeringan.
Dalam budidaya, biji-biji untuk ditanam kembali diambil dari bagian tengah
buah. Kelamin jantan pepaya
ditentukan oleh suatu kromosom Y-primitif, yang 10% dari keseluruhan panjangnya
tidak mengalami rekombinasi. Suatu penanda genetik RAPD juga telah ditemukan untuk mem-bedakan pepaya berkelamin betina dari pepaya jantan
atau banci.