Листья растения прикорневые и нижние стеблевые с черешком, верхние – сидячие, очередные. Листья глубокоперистораздельные, имеют 3–5 пар округлых или яйцевидных долей. Верхняя доля листка более крупная, обычно трехлопастная; листья сверху зеленые, снизу сизоватые.
Цветки правильные, золотисто-желтые, не крупные. Цветки на длинных цветоножках собраны в небольшие простые зонтики. Каждый цветок состоит из четырех лепестков длиной около 1 см. Чистотел не имеет нектарников, но привлекает к себе насекомых обилием пыльцы. Поедая ее, насекомые перелетают с цветка на цветок и способствуют перекрестному опылению.
Цветок защищает запасы пыльцы от непогоды, и когда небо начинает хмуриться, предвещая дождь, лепестки сближаются и закрывают тычинки. На солнце цветок вновь раскрывается, гостеприимно приглашая насекомых.
Цветет с мая по август.
Плод – многосемянная стручковидная коробочка. Семена небольшие, черные, блестящие с белым гребневидным придатком, которым очень любят лакомиться муравьи, содействуя при этом широкому распространению семян. Они не только объедают их мясистые гребешки на месте, но тащат семена в запас в свои муравейники, при этом теряют их частично по дороге. И на пути следования муравьев на следующий год вырастают новые растения. Иногда чистотел появляется в трещинах старых каменных стен, в которых гнездятся муравьи, затаскивающие туда семена.
В природе произрастает в Европе и в Средиземноморье, также распространен в Америке, куда был завезен в 1672 году колонизаторами как лекарство от кожных болезней, таких как бородавки.
Чистотел натурализовался повсюду в мире в зоне умеренного климата.
Как сорняк чистотел широко распространен по всей Европейской части России, включая Кавказ. В Сибири встречается от Тюменской области до Тихого океана. Кое-где отмечен в Средней Азии. Огромные заросли чистотела можно наблюдать в горном Алтае, по скалистым берегам Катуни.
Кроме сорных мест, где он преимущественно встречается, чистотел растет в тенистых местах между кустарниками и в лесу по оврагам.
На равнинах чистотел редко встречается в дикой природе: как лопух и крапива, растет в основном у жилья, «под тыном», мы буквально ходим по нему, топчем ногами. Дитя глухих заборов и подворотен, заросших палисадников, кювет и канав, засоренных оврагов, запущенных садов и парков, помоек и свалок, строительных завалов и трущеб. Чистотел совершенно не боится тени, его можно найти и в густых зарослях сирени, и под огромными тополями.