トケイソウ属植物の多くは多年生のつる植物であり、巻きひげを用いて周囲の植物や構造物に絡みながら成長する。茎は細長くよく分枝し、種によっては数メートル以上に達する。一部には草本性または木本性の非つる性種も存在する。
葉は互生し、種によって形態が大きく異なる。単葉で全縁のものから、3裂、5裂あるいはさらに深く裂けるものまで存在する。葉腋には巻きひげが形成され、これによって効率的に支持体へ登攀する。葉腋や葉柄には蜜腺（花外蜜腺）が発達する種が多く、アリなどを誘引することで間接的な防衛に利用されていると考えられている。
花は非常に特徴的である。花径は種によって大きく異なり、小型種では数cm、大型種では15 cm以上に達するものもある。萼片5枚と花弁5枚がほぼ同じ形状で並ぶ。その内側には糸状の副花冠（corona）が放射状に発達する。副花冠は単純な糸状のものから複数列に重なるものまで種によって多様であり、送粉者の誘引や花粉の付着位置の制御に関与していると考えられている。
さらに中央部には雄しべ5本と雌しべ1本がアンドロギノフォア（雌雄蕊柄）と呼ばれる柱状構造の先端に配置される。雌しべの柱頭は通常3裂する。この複雑な構造が時計の針や歯車を連想させるため、「時計草」の名が生まれた。
果実は液果であり、多くの種で食用となる。食用種として最も広く栽培されるパッションフルーツ（Passiflora edulis、紫果種・黄果種を含む）では直径5～8 cm程度の果実が形成される。果実の内部には多数の種子があり、各種子はゼリー状の仮種皮（アリル）に包まれる。この仮種皮が食用部位となる。
トケイソウ属は主として熱帯アメリカに多様性の中心を持つ。特にブラジル、コロンビア、ペルーなどの熱帯地域では多数の種が分布する。一部の種は北アメリカ南部やアフリカ、マダガスカル、東南アジア、オーストラリアにも分布しているが、これらは自然分布かどうか議論のあるものも含まれ、一部は人為的に導入・帰化した可能性がある。
森林の林縁、二次林、河川沿い、草原など多様な環境に生育するが、多くは日当たりの良い場所を好む。
花は特定の送粉者との強い共進化を示すことで知られている。花の形態・色・開花時間・蜜の性質によって送粉者が異なり、大型の赤色花ではハチドリ、白色で夜間に開花するものではコウモリ、青紫色や黄色の花ではハチやチョウが主な送粉者となる傾向がある。「大型種ではハチドリやコウモリ、小型種ではハチやチョウ」という単純な対応は必ずしも正確でなく、花の色・形・開花特性が送粉者を決定する主要な因子である。
特に中南米ではドクチョウ亜科（Heliconiinae）の幼虫の重要な食草となっている。ドクチョウ亜科の代表はヘリコニウス属（Heliconius）であり、これらがトケイソウとの共進化の主要な相手方となっている。
一方で、トケイソウ側も、葉上に卵に似た構造（黄色い小突起）を形成してヘリコニウス類の産卵を抑制するなど、多様な防御機構を進化させている。この「偽卵」構造は種によって形状が異なり、ヘリコニウス類の卵形状の多様性と対応して進化したと考えられている。このような昆虫との共進化は植物進化学における代表的研究例として知られている。
トケイソウは成長速度が速く、高い光合成能力を持つ。熱帯原産種では年間を通じて生育可能であるが、温帯では冬季に休眠するものも存在する。耐寒性は種によって大きく異なり、Passiflora caerulea は温帯でも比較的よく越冬するが、熱帯性の種は低温に弱い。
植物体にはアルカロイド、フラボノイド、シアノ配糖体など多様な二次代謝産物が含まれている。葉にはしばしばシアノ配糖体（エピパッシコリンやギノカルジンなど）が蓄積され、植食昆虫への防御機能を果たしている。ヘリコニウス属の幼虫はシアノ配糖体を解毒・蓄積する能力を進化させており、成虫の毒性はこれに由来する。
また、一部の種にはハルマン（harman）やハルミン（harmine）などのβ-カルボリン系アルカロイドが含まれることが知られている。これらの成分はモノアミン酸化酵素阻害（MAOI）活性を持ち神経系に作用するため、古くから薬用植物として利用されてきた。ただし過剰摂取は毒性を示すため、薬用利用には注意が必要である。
葉や茎にはフラボノイドの一種であるオリエンチン、ビテキシンなどが含まれており、これらが鎮静・抗不安作用の薬理学的根拠として研究されている。
果実には糖類、有機酸、ビタミンC、カロテノイド類が豊富に含まれ、栄養価が高い。
トケイソウは観賞植物として世界中で広く栽培されている。特に青紫色の美しい花を咲かせる Passiflora caerulea や、赤橙色の大型花を持つ Passiflora coccinea、芳香を持つ Passiflora alata などが人気である。なお、Passiflora alata の花色は赤紫色である。
また、パッションフルーツ（Passiflora edulis）は重要な果樹作物として熱帯・亜熱帯各地で栽培されている。紫果種（P. edulis f. edulis）と黄果種（P. edulis>/i> f. flavicarpa）があり、黄果種の方が一般に果実が大きく酸味が強い。果実は生食されるほか、ジュース、アイスクリーム、菓子類、リキュールなどの原料として利用される。
薬用植物としても長い歴史を持つ。中南米先住民は鎮静作用や不眠症改善を目的として利用してきた。現在でも一部の国ではハーブティーや生薬として流通しており、ヨーロッパではパッシフローラエキスが不眠・不安の改善を目的としたサプリメントや医薬品に配合されている。
さらに16世紀以降、スペイン人宣教師たちは花の構造をキリストの受難（パッション）の象徴として解釈した。副花冠を「茨の冠」、5枚の萼片と5枚の花弁の計10枚を「（ユダとペテロを除く）10人の使徒」、雄しべ5本を「五つの傷」（両手・両足・脇腹の槍傷）、3本の柱頭を「三本の釘」に見立て、また、巻きひげを「鞭」に見立てる解釈も加えられた。これにより英語では Passion Flower（受難の花）と呼ばれるようになった。
トケイソウはトケイソウ科（Passifloraceae）トケイソウ属（Passiflora）に属する。トケイソウ科はアオイ目（Malpighiales）に属し、ヤナギ科（Salicaceae）やスミレ科（Violaceae）などと比較的近縁な関係にある。広義のトケイソウ科にはトウダイグサ目との関係が議論された時期もあったが、分子系統解析によってアオイ目への帰属が確立している。
トケイソウ属は科内最大の属であり、約500～550種が知られている。分子系統学的研究によれば、属の起源は南アメリカにあり、その後中米や北米、さらに旧世界へ分布を拡大したと考えられている。
本属の最大の特徴は、極めて特殊化した花の構造と生物との共進化である。特にヘリコニウス属（Heliconius）のドクチョウ類との軍拡競争的進化は有名であり、植物側は毒性物質の蓄積・偽卵構造・花外蜜腺によるアリの誘引などを発達させ、昆虫側は解毒能力・産卵識別能力の変化を進化させてきた。
この相互作用は進化生物学者のポール・エーリッヒ（Paul R. Ehrlich）と ピーター・レイヴン（Peter H. Raven）が1964年に発表した論文「Butterflies and Plants: A Study in Coevolution」において共進化理論の代表例として提示され、現在も進化生態学の教科書的事例として引用される。
また、多様な送粉者への適応によって花形や花色が急速に分化した結果、現在見られる膨大な種多様性が形成されたと考えられている。本属は比較的短い地質学的時間スケールで種分化が起きた「急速放散」の例としても注目されており、その種分化の速度と花形の多様化の関係が研究されている。
第2版：2026-06-08.
Vita brevis, ars longa. Omnia vincit Amor.