牡丹是毛茛科、芍藥屬植物，為多年生落葉灌木。莖高達2米；分枝短而粗。葉通常為二回三出複葉，表面綠色，無毛，背面淡綠色，有時具白粉，葉柄長5-11釐米，和葉軸均無毛。花單生枝頂，苞片5，長橢圓形；萼片5，綠色，寬卵形，花瓣5或為重瓣，玫瑰色、紅紫色、粉紅色至白色，通常變異很大，倒卵形，頂端呈不規則的波狀；花葯長圓形，長4毫米；花盤革質，杯狀，紫紅色；心皮5，密生柔毛。蓇葖長圓形，密生黃褐色硬毛。花期5月；果期6月。
花色澤豔麗，玉笑珠香，風流瀟灑，富麗堂皇，素有“花中之王”的美譽。在栽培類型中，主要根據花的顏色，可分成上百個品種。”牡丹品種繁多，色澤亦多，以黃、綠、肉紅、深紅、銀紅為上品，尤其黃、綠為貴。牡丹花大而香，故又有“國色天香”之稱。
唐代劉禹錫有詩曰：“庭前芍藥妖無格，池上芙蕖淨少情。唯有牡丹真國色，花開時節動京城。”。在清代末年，牡丹就曾被當作中國的國花。1985年5月牡丹被評為中國十大名花之一。是中國特有的木本名貴花卉，有數千年的自然生長和1500多年的人工栽培歷史。在中國栽培甚廣，並早已引種世界各地。牡丹花被擁戴為花中之王，有關文化和繪畫作品很豐富。
牡丹色、姿、香、韻俱佳，花大色豔，花姿綽約，韻壓群芳。栽培牡丹有牡丹系、紫斑牡丹系、黃牡丹系等品系，通常分為墨紫色、白色、黃色、粉色、紅色、紫色、雪青色、綠色等八大色系，按照花期又分為早花、中花、晚花類，依花的結構分為單花、臺閣兩類，又有單瓣、重瓣、千葉之異。牡丹栽培和研究愈來愈興旺，品種也越來越豐富，中國產有五百餘種，著名品種有姚黃、魏紫、趙粉、二喬、梨花雪、金輪黃、冰凌罩紅石、瑤池春、掌花案、首案紅、葛巾紫、藍田玉、烏龍臥墨池、豆綠等等。清程先貞詠“春煙籠寶墨，入夜看來難。恐奏清平調，楊妃硯滴乾”，足見此時已有色與暗夜無異的黑牡丹品種出現，而江蘇鹽城便倉產的枯枝牡丹，竟然“奇在一放十二瓣，如果是閏年，就一定是十三瓣，而且枝幹枯黃……一離開便倉，花即變種”。
中國菏澤、洛陽均以牡丹為市花，菏澤曹州牡丹園、百花園、古今園及洛陽王城公園、牡丹公園和植物園，每年於4月15至25日舉行牡丹花會。蘭州、北京、西安、南京、蘇州、杭州等地均有牡丹景觀。此外，牡丹的形象還被廣泛用於傳統藝術，如刺繡、繪畫、印花、雕刻中。
牡丹花可供食用。明代的《遵生八箋》載有“牡丹新落瓣也可煎食”，同是明代的《二如亭群芳譜》謂：“牡丹花煎法與玉蘭同，可食，可蜜浸”，“花瓣擇洗淨拖面，麻油煎食至美”，中國不少地方有用牡丹鮮花瓣做牡丹羹，或配菜添色製作名菜的。牡丹花瓣還可蒸酒，製成的牡丹露酒口味香醇。
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