Это кустарниковые лианы с тонкими побегами длиной до 2,5 м. Листья цельнокрайние, простые или тройчатые; на юге нередко обгорают. Побеги, листья, бутоны в различной степени опушены. Цветки широко раскрыты, как правило, смотрят вверх, крупные, диаметром 14–20 (25) см. Чашелистиков 6–8, часто широких, преимущественно светлой окраски (белых, голубых, розовых тонов). Бутоны крупные, обычно направлены вверх.
Отличаются массовым цветением (май-июнь) на побегах предыдущего года (цветковые почки закладываются с осени). Число цветков на растении достигает нескольких десятков. Во второй половине лета или осенью повторяется более слабое цветение одиночными цветками на приросте текущего года. Завязывают семена. Побеги на зиму сохраняют (но их можно и обрезать).
Группа Патенс. От вида к. раскидистый. Кустарниковые лианы длиной 3–3,5 м. Листья перисто-сложные, состоят из 3–5 листочков. Цветки раскрытые, нередко звёздообразные, диаметром до 15 (14–18) см. Чашелистиков 6–8, они разнообразной окраски ― от светлых до ярких сине-фиолетовых, пурпурных, густо-фиолетово-синих тонов. Многие сорта имеют махровые цветки.
Цветут весной на побегах прошлого года; реже отмечается цветение со второй половины лета на побегах текущего года. Завязывают семена. Побеги осенью только укорачивают и укрывают до весны.
Группа Флорида. От вида к. цветистый. Кустарниковые лианы с побегами длиной до 3 м. Листья тройчатые и дваждытройчатые. Цветки раскрытые, диаметром до 12 (13–17) см. Чашелистиков чаще всего 6, но имеются сорта с махровыми цветками. Окраска их многообразна, но преобладают светлые тона и встречаются сорта с двухцветным околоцветником.
Цветут обильно весной и в начале лета на побегах прошлого года махровыми и полумахровыми цветками; на побегах текущего года образуются простые цветки. Завязывают семена. Побеги под зиму следует укорачивать до 1,5–2 м длины и сохранять под укрытием.
Группа Интегрифолия. К этой группе (за очень редким исключением) отнесены сорта и гибридные формы, полученные с участием к. цельнолистного, взятого в качестве материнской формы. Они выделены в самостоятельную группу в ГНБС в 1975 г. Сотрудниками этого ботанического сада получены и описаны первые отечественные сорта и гибридные формы этой группы (‘Анастасия Анисимова’, ‘Алёнушка’, ‘Память Сердца’ и др.).
Это сильнорослые плетистые, чаще всего полукустарники высотой до 1,5, реже 2,5 м, слабо цепляющиеся или нецепляющиеся за опоры. Листья простые и сложные. Цветки, как правило, полураскрытые, колокольчатой формы, в разной степени поникающие, диаметром до 12 см. Чашелистиков обычно 4–5 (до 8), они разнообразной окраски, в той или иной степени скручиваются. Бутоны поникающие.
Обильно и эффектно цветут летом на побегах текущего года. Завязывают семена. На зиму побеги обрезают.
Выделяются также мелко- и среднецветковые сорта и формы в следующих группах клематиса: Альпина (к. альпийский и его разновидности), Арманди (к. Арманда и его сорта), Фаргеза (сорт ‘Фаргезиоидес’), Гераклеифолия (к. борщевиколистный и его формы и сорта ‘Джуиниана’, ‘Брызги Моря’), Гексапетала (к. шестилепестный и его сорт ‘Загадка’), Монтана (‘Александер’, ‘Вильсона’ и др.); Ректа (к. прямой и его формы), Тексенсис (к. техасский и его сорта) и др. Но пока многие из этих групп представлены малочисленными (или единичными) сортами и формами.
В связи с развитием селекционной работы эта садовая классификация теряет своё первоначальное значение. В настоящее время получено много сортов и гибридных форм клематиса путем отдаленной гибридизации и нужен новый подход при отнесении их к той или иной группе. Между разными группами клематиса происходит постепенное стирание границ, поскольку многие гибриды наследуют признаки и качества не только материнской, но и отцовской формы, и их трудно чётко отнести к какой-то группе.
Японские ученые выделяют отдельную группу клематисов ― Жакмана-Ланугиноза, что является наиболее правильным. Некоторые сорта и гибридные формы селекции ГНБС (например, ‘Дымчатый’, ‘Золотой Юбилей’, ‘Ялтинский Этюд’) правильнее относить именно к этой группе. Мы предлагаем выделить ещё и группу Ланугиноза-Интегрифолия, к которой следует относить, например, такие сорта клематиса, как ‘Козетта’, ‘Юность’.
Многочисленные и разнообразные виды клематиса систематиками подразделяются на различное число секций и подсекций. Так, например, по известной системе А. Редера (1949 г.) виды рода Клематис по морфологическим признакам разделены только на 4 секции. Каждая секция имеет несколько подсекций, но иногда в одну подсекцию объединены виды, резко отличающиеся по внешнему виду.