Cet arbuste de 3 à 7 m de haut est en général non ramifié. Lorsque le tronc principal est taillé ou brisé, il est fréquent que des branches secondaires se forment ; elles peuvent aussi apparaitre naturellement sans altération du tronc principal. Le tronc creux de 20 cm de diamètre est couvert d'une écorce verdâtre ou grisâtre, marquée des cicatrices foliaires.
Les feuilles rassemblées au sommet du tronc, sont portées par un long pétiole de 40-60 (-100) cm. Le limbe palmatilobé, de pourtour subcirculaire de 50 cm de diamètre est profondément divisé est 7 (-11) lobes, eux-mêmes lobés. La face supérieure est vert clair mate, la face inférieure à pruine blanchâtre.
Les fleurs mâles portent une corolle blanchâtre à tube de 10-25 mm et des lobes étroits étalés blanc-crème ainsi que 10 étamines, 5 longues et 5 courtes.
Les fleurs femelles possèdent 5 pétales presque libres de 5 cm, contournés, étroits, tôt caduques et un pistil jaune pâle de 2-3 cm.
Le papayer est ordinairement un arbre dioïque, les pieds sont mâles ou femelles, mais il existe des types hermaphrodites (bisexués). Les fleurs mâles apparaissent sur de longs panicules ramifiés à l'aisselle des feuilles, tandis que les fleurs femelles naissent isolées ou par groupe de 2 ou 3 sur la partie supérieure du tronc.
Au point de vue génétique, il a été établi que :
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- Lorsque les fleurs femelles sont fécondées par des fleurs mâles, leur descendance est constituée de 50% de pieds mâles et 50% de pieds femelles.
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- Lorsque des fleurs hermaphrodites sont autofécondées, leur descendance est de 66% de pieds bisexués et 33% de pieds femelles
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- Lorsque des fleurs femelles sont fécondées par du pollen de fleurs bisexuées, leur descendance est de 50% de pieds bisexués et de 50% de pieds femelles.
La floraison se poursuit toute l'année.
Le fruit est une baie de formes et dimensions variées, 15-40 x 7-25 cm, apparaissant directement sur le tronc, à pulpe orangée et graines noirâtres.
Toute la plante contient une enzyme protéolytique, la papaïne.