Die echte Vanille (Vanilla planifolia) gehört zur Familie der Orchidaceae (Orchideengewächse). Als Alleinstellungsmerkmal stellt die Gattung Vanilla die einzig genießbaren Früchte aller Orchideen dar. Die Früchte werden fälschlicherweise als Schoten bezeichnet. Botanisch gesehen zählen sie zu den Kapselfrüchten.

Die Vanille ist eine immergrüne krautige (nicht verholzende) Kletterpflanze, welche mit einem kräftigen Wurzelsystem als terrestrisch wachsende Pflanze im Boden sitzt. Je nach Art der Verbreitung des Samens, kann sich die Vanille auch epiphytisch, also als Aufsitzer auf Bäumen, entwickeln. Die vielen Luftwurzeln, die den Wachstumspunkten entlang des Sprosses entspringen, dienen der Wasser- und Nährstoffaufnahme, sowie als Kletterhilfe.

Der Blütenaufbau der Vanille (Vanille planifolia) ist typisch für Orchideen. Die duftende Blüte kann bis zu fünfzehn Zentimeter breit werden. Die hell, gelblich-grünen Einzelblüten stehen in dichten achselständigen Trauben. Die Blüte der Vanillepflanze besteht aus den drei, gleich gestalteten äußeren Kelchblättern und zwei Kronblättern. Alle weisen eine verkehrt lanzettliche Form auf und sind ca. sechs Zentimeter lang. Die gelblich behaarte Lippe (Labellum), im Inneren des Blütenblattkreises, ist röhren- oder trichterartig aufgebaut und ist ein Umwandlungsprodukt, welches sich aus dem mittleren Kelchblatt gebildet hat. Sie dient dem Landeplatz für Bestäuber. 

Neben der Echten Vanille sind die Arten Vanilla tahitensis, Vanilla pompona und Vanilla mexicana in der weltweiten Produktion erwähnenswert. Die Tahiti-Vanille (Vanilla tahitensis) wird in Französisch-Polynesien und einigen anderen pazifischen Inseln angebaut. Tahiti-Vanille hat einen subtilen Geschmack und findet oft in Süßspeisen Verwendung.
 Eine weitere seltene Art von Vanille-Orchideen ist die Pompona-Vanille (Vanilla pompona). Sie ist in Südamerika heimisch und bildet eine größere Schote als die Echte Vanille aus. Was die Pompona mit Größe gut macht, verliert sie aber im Aroma. Der würzige Geschmack und die Süße ist nicht so stark ausgeprägt.
 Die Mexikanische Vanille (Vanilla mexicana) ist entsprechend ihrer Bezeichnung in Mittelamerika/Mexiko heimisch. Der Geschmack ist eher mild, leicht holzig und wird oft in der alltäglichen mexikanischen Küche verwendet.

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Die geographische Verbreitung

Der Vanille-Äquator