Les tomatillos sont des plantes herbacées annuelles, mesurant de 1,50 à 2 mètres de haut. La tige est creuse, légèrement anguleuse et ramifiée. Contrairement à d’autres types de physalis, la tomatille est très peu pubescente.

Les feuilles sont de forme ovale allongée et ont une odeur rappelant celle du poivron. Les jeunes feuilles sont à bords légèrement crénelés.

Le fruit du tomatillo est entouré par une enveloppe verte ressemblant à du papier formé à partir du calice. Quand le fruit mûrit, il remplit l’enveloppe qui vire au violet puis au brun et peut l’ouvrir au moment de la récolte.

Les fruits peuvent être de couleur jaune, rouge, verte mais ils sont le plus souvent violets.

Le diamètre des fruits peut aller jusqu’à 10 cm. Les fruits sont mûrs environ deux mois après la pollinisation.

L’odeur du fruit est assez caractéristique de la variété car elle rappelle un peu « le fromage bien fait ». A maturité, le fruit colle aux doigts car il est recouvert d’une fine pellicule visqueuse translucide qui a valu son ancien nom « ixocarpa » (« graine visqueuse » en grec) à l’espèce.