A cameleira é um arbusto ou árvore sempreverde, podendo alcançar uma altura até 15 m, com copa arredondada, muito ramosa e tronco liso, sem espinhos, castanho ou verde-escuro. Apresenta folhas simples, alternas, ovadas ou elípticas, com 4 a 10 cm de comprimento, ápice agudo, de margem finamente serrada, muito coriáceas e curtamente pecíoladas. Flores hermafroditas, solitárias ou aos pares, dispostas na parte terminal dos ramos, com dimensões muito variáveis, dependendo das variedades, entre 3 a 12 cm de diâmetro. Possuem grande variabilidade na estrutura floral, apresentando um cálice caduco, formado por 5 ou 6 sépalas imbricadas e algumas brácteas, corola com 5 ou 6, numerosas pétalas, de forma ovada ou arredondada, com uma quase infinidade de cores e matizes, que podem ir do branco ao roxo, passando por muitos tons de rosa. Os estames são em número variável, mais ou menos unidos na base. O fruto é uma cápsula globosa, de 4 a 5 cm de diâmetro, que se abre por 3 a 5 valvas, com sementes grandes e arredondadas.

A C.japonica ‘Taça de Formosura’ é uma variedade de camélia originária dos Açores, também conhecida como C.japonica ‘Cup of Beauty Rosea’. Exibe umas deslumbrantes flores, até 10 cm de diâmetro, de cor branca com manchas rosa-claro. São formadas por várias camadas de pétalas, exibindo uma forma dobrada, geralmente com um conjunto de pétalas recurvadas na zona central.