La masse des adultes est généralement comprise entre 50 et 250 kg ; la taille est grande, la musculature robuste avec des membres supérieurs puissants, ce dernier point trouvant son origine évolutive dans le déplacement par brachiation et la suspension arboricole. Toutefois, le gorille et l'être humain n'utilisent plus ce mode de déplacement.
La marche est bipède quoique non permanente, sauf pour les espèces du genre Homo ; les grands singes africains l'utilisent peu (sur quelques mètres seulement) et pratiquent généralement une forme de quadrupédie spéciale dite « marche sur les phalanges » (knuckle-walking, en anglais). Celle-ci n'est pas un caractère ancestral mais un caractère dérivé, plus récent que le caractère ancestral qui est la bipédie. D'ailleurs le knuckle-walking n'a rien à voir avec une quadrupédie classique, puisque les deux mains avant sont refermés, le contact avec le sol se faisant par le côté externe des mains (au niveau des phalanges) et non par la paume comme les plantigrades.
Tous sont capable de grimper, à l'exception du gorille adulte, surtout les gros mâles dits « à dos argentés » dont le poids interdit d'escalader les arbres. Toutefois, les enfants gorilles escaladent parfaitement les branches des arbres.
La face est prognathe et le cerveau particulièrement développé, comparé aux autres primates.
Du fait de leur capacités cognitives importantes et de leur proximité avec l'homme, les grands singes actuels sont étudiés avec intérêt en primatologie et en éthologie cognitive.
La principale de leurs caractéristiques est leur comportement social très complexe avec des interactions très importantes entre individus du même groupe et une grande expressivité faciale permettant de manifester leurs émotions. Tous sont capables de communiquer de façon efficace et tous sont capables avec une éducation appropriée d'apprendre un langage rudimentaire et de manipuler des concepts abstraits. Les hominidés font également partie des rares animaux à avoir conscience d'eux-mêmes (ils se reconnaissent dans un miroir, contrairement au chat par exemple).
Le régime alimentaire des hominidés varie d'une espèce à l'autre : il peut être omnivore constitué de fruits, graines herbacées et de viande provenant à la fois d'invertébrés (comme les termites que pêchent les chimpanzés) et de petits vertébrés (dont d'autres singes plus petits, comme les colobes chassés par les chimpanzés). Les gorilles et orang-outans sont, eux, exclusivement herbivores.
Même si l'être humain s'est répandu sur toute la surface du globe terrestre, les autres grands singes vivent dans des zones beaucoup plus circonscrites. Les chimpanzés se retrouvent uniquement en Afrique équatoriale, de même que les gorilles, d'où le nom donné à ces deux groupes de grands singes africains. Les orang-outans ne vivent qu'en Asie, dans les forêts de Malaisie et d'Indonésie, d'où leur appellation de grands singes asiatiques.
Selon les données actuelles, la famille des hominidés serait originaire d'Afrique. La découverte en Catalogne d'un fossile hominidé Pierolapithecus catalaunicus daté de 13 millions d'années indique que leur dispersion pourrait avoir été plus grande ou très ancienne.