Os cactos são originários quase exclusivamente do mundo novo. Isto significa que são nativas somente das Américas e Caribe.
Há, entretanto uma exceção, a Rhipsalis baccifera, esta espécie ocorre também na África tropical, Madagascar e Sri Lanka além da América tropical. Esta planta é considerada um colono relativamente recente no Velho Mundo, apenas há poucos milhares de anos, provavelmente carregada como sementes no trato digestivo de pássaros migratórios. Muitos outros cactos tornaram-se naturalizados em ambientes apropriados em partes do mundo através da ação humana.
Adaptação à seca
Alguns ecossistemas, como os desertos, semi-áridos, caatingas e cerrados, recebem pouca água na forma de precipitação pluviométrica. As plantas que habitam estas áreas secas são conhecidas como xerófitas, e muitas delas são suculentas, com folhas espessas ou reduzidas. Exceto poucas espécies, como, por exemplo, o gênero Pereskia, todos cactos são plantas suculentas, e como elas, apresentam diversas adaptações que as habilitam a sobreviver nestes ambientes.
Os cactos nunca perderam suas folhas completamente; somente reduziram seu tamanho de modo a reduzir a área de superfície pela qual a água é perdida pela transpiração. Em algumas espécies as folhas são ainda notavelmente grandes e comuns enquanto em outras se tornaram microscópicas, mas ainda contêm estômatos, xilema e floema. Determinadas espécies de cacto desenvolveram folhas efêmeras, que são as folhas que duram por um curto período de tempo enquanto um novo broto estiver ainda em suas fases iniciais de desenvolvimento.
Um bom exemplo de uma espécie de folhas efêmeras é a Opuntia fícus-indica, mais conhecida como figo da Índia. Os cactos igualmente desenvolveram espinhos por ajudarem que menos água evapore pela transpiração ao proteger a planta do sol, e defendem o cacto de animais em busca de água. Os espinhos crescem de estruturas especializadas chamadas aréolas. Muito poucos membros da família têm folhas, e quando presentes estas geralmente são rudimentares, medindo até três milímetros e logo caem.
A maioria dos cactos passa por um curto período de crescimento seguido de longa letargia. Por exemplo, um cacto Saguaro adulto, Carnegiea gigantea, pode absorver até 3.000 litros da água em dez dias. Nisto é favorecido por sua habilidade de rapidamente lançar novas raízes. Duas horas após a chuva, depois de uma seca relativamente longa, a formação da raiz começa em resposta à umidade. Excetuadas algumas espécies, o sistema radicular é extensivamente ramificado imediatamente abaixo da superfície do solo. A concentração de sal nas células das raízes é relativamente elevada, de modo que quando a umidade eleva-se, a água possa imediatamente ser absorvida na maior quantidade possível.
Com seus caules verdes suculentos e espessados são capazes de realizar fotossíntese e armazenar água. Ao contrário de muitas outras suculentas, o caule é a única parte de um verdadeiro cacto onde isto ocorre. Como muitas outras plantas que têm revestimentos cerosos em suas folhas, os cactos frequentemente os têm em seus caules para impedir a perda de água. Isto impede que a água espalhe-se em sua superfície e faz que escora logo de modo a ser absorvida pelas raízes e usada para a fotossíntese. Os cactos têm um caule grosso e cascudo e suculento para armazenar a água da chuva. Seu interior, dependendo do cacto, é esponjoso ou oco. O revestimento grosso e impermeável também mantém a água dentro do cacto evitando sua evaporação.
Os corpos de muitos cactos engrossaram durante a evolução, formando o tecido armazenador de água, e frequentemente assumiram a forma ótima de esfera, que combina o maior volume possível com a mais baixa área de superfície possível. Reduzindo sua área de superfície, o corpo da planta é protegido da exposição excessiva à luz solar.
O próprio corpo da planta é também capaz de absorver a umidade através da epiderme e dos espinhos, o que, para plantas que são expostas à umidade quase exclusivamente, ou em alguns casos unicamente, sob a forma da névoa, é de grande importância para sustentar a vida.
A maioria dos cactos tem raízes muito rasas que podem estender-se amplamente perto da superfície do solo para coletar a água, uma adaptação às raras chuvas; em uma pesquisa, um jovem Saguaro de somente 12 cm de altura apresentou um sistema radicular que cobria uma área de dois metros de diâmetro, mas sem raízes com mais de dez centímetros de profundidade. Os grandes cactos colunares também desenvolvem raízes em grandes tapetes, primeiro para fixação mas também para obter maior acesso a água e minerais..
Uma característica que distingue os cactos de todas outras plantas: os cactos possuem aréolas. A aréola parece com um encaixe com um diâmetro de até 15 milímetros e é formada por dois elementos opostos. Da parte superior desenvolve ou uma flor ou um broto lateral, da parte de baixo desenvolve os espinhos. Os dois elementos das aréolas podem encontrar-se muito próximos, mas ocasionalmente também podem estar separados por diversos centímetros.
