Habitus und Blätter
Tomatillos sind einjährige, krautige Pflanzen, die Wuchshöhen von 1,50 bis 2 Metern erreichen. Der Stängel ist hohl, leicht kantig und verzweigt. Im Gegensatz zu einigen anderen Physalis-Arten ist die Tomatillo kaum bis gar nicht behaart. Wird die Pflanze nicht ausreichend gestützt, kippt sie um und wächst kriechend auf dem Boden weiter. Die Laubblätter sind länglich oval, bis auf die jüngeren Blätter sind die Blattränder leicht gezackt.
Die Samen keimen nach sieben bis zehn Tagen. Die jungen Sämlinge der Pflanze entwickeln zunächst nur eine relativ schwache Pfahlwurzel, welche sich aber bei erwachsenen Pflanzen zu einem flachen, weitverzweigten Wurzelsystem entwickelt. Im weiteren Wachstum bilden sich an der Sprossachse Adventivwurzeln. Erreichen diese den Boden, wachsen sie in den Boden hinein und bilden so ein vom Hauptwurzelsystem unabhängiges Wurzelsystem. Oberhalb der Erde wächst zunächst innerhalb von zwei bis drei Wochen eine einzelne Sprossachse mit drei bis fünf Internodien. Das oberste Internodium dieser Sprossachse endet in einer Blüte, einem Blatt und zwei seitlich gegenüberstehenden Ästen. Der jeweils nächste Knoten teilt den Spross auf die gleiche Weise, bis die Pflanze in einem Alter von etwa 12 bis 14 Wochen zu altern beginnt. Ausnahme und zugleich Abschluss der Verzweigung bildet dabei ein Knoten, an dem zwei Blätter gebildet werden.
Blüten
In den Verzweigungen der Sprossachse entwickeln sich die einzelstehenden Blüten. Die zwittrigen, fast radiärsymmetrischen Blüten sind fünfzählig und haben einen Durchmesser von 8 bis 15 mm. Sie bestehen aus fünf gelben, mit dunklem Mal versehenen Kronblättern, fünf grünen, glockenförmig verwachsenen Kelchblättern, fünf blau-grünen Staubblättern, die untereinander nicht verwachsen sind, aber jeweils einzeln mit einem Kronblatt verwachsen sind, und zwei verwachsenen Fruchtblättern. Der Fruchtknoten ist oberständig. Tagsüber sind die Kronblätter nach hinten gewölbt, so dass sie die Staubblätter und den Stempel freilegen, am Abend schließt sich die Blüte, indem die Kronblätter wieder nach vorne gewölbt werden. Die Pflanze ist selbststeril, kann also nur von Pollen anderer Pflanzen bestäubt werden. Die Bestäubung erfolgt vorwiegend durch Insekten.
Früchte
Die Frucht der Tomatillo ist eine kleine, kugelförmige, leicht abgeplattete, grüne oder grün-violette Beere, die von einer papierartigen Hülle, dem Blütenkelch, umschlossen ist. Diese Hülle bildet sich nach der Befruchtung durch Vergrößerung der verwachsenen, aber an der Spitze nicht vollständig geschlossenen Kelchblätter. Die eigentliche Frucht bildet sich im Inneren dieser Hülle aus. Der Durchmesser der Frucht kann bis zu 10 cm betragen und erinnert an eine grüne Tomate. Von der Bestäubung der Blüte bis zum Erreichen der endgültigen Größe benötigt eine Tomatillofrucht etwa 50 bis 70 Tage. Wenn die Frucht reift, füllt sie – im Gegensatz zu vielen anderen Vertretern der Gattung Physalis – die Hülle aus und bricht diese Hülle in vielen Fällen schließlich auf. Die Hülle wird dann braun und die Fruchtfarbe wird mit zunehmender Reife gelblicher. Im Inneren der Frucht befindet sich eine hohe Zahl an kleinen, runden, flachen Samen von etwa einem bis zwei Millimeter Durchmesser, die von einem Fruchtfleisch umschlossen sind, dessen Konsistenz beim Kauen an Äpfel und dessen süß-sauerer Geschmack am ehesten an Stachelbeeren erinnert.
Chromosomenzahl
Die Chromosomenzahl beträgt 2n = 24.