Мартышки мелких и средних размеров высшие приматы. Длина тела от 32 до 110 см. Самцы обычно крупнее самок. Хвоста нет или он может достигать длины от 2 до 106 см. Телосложение различное от легкого изящного до довольно тяжелого. Передние конечности немного длиннее задних. Кисть короче стопы. Самый длинный палец третий, затем по длине идет четвертый, второй, пятый и первый. Большие пальцы передних и задних конечностей противопоставляются остальным (у толстотелых обезьян большой палец передней конечности отсутствует или очень мал), ногти уплощенные. Голова относительно небольшая или крупная, округлая или с удлиненной лицевой частью. Ноздри расположены близко друг к другу и направлены вперед или вниз.
Волосяной покров мартышек обычно длинный, шелковистый, окраска его, как правило, буроватая, иногда черноватая, бело-желтоватая или зеленоватая. Часто удлиненные волосы образуют своеобразную шапку на голове или небольшую гриву или усы. Шерсть полностью покрывает все тело и хвост, за исключением лица, седалищной части, подошв и задних конечностей, иногда груди. Обнаженные лицевые и седалищные части кожи часто яркой окраски, обычно красноватой, а иногда голубоватой. Окраска может варьировать, становясь у самцов более яркой в сезон размножения. Густота волос значительно меньше, нежели у цепкохвостых обезьян. Самцы у ряда видов окрашены более ярко, чем самки. Имеются седалищные мозоли, представляющие собой жировые подушки с утолщенной яркой голой кожей. У некоторых обезьян развиты защечные мешки (макаки, мангабеи, мартышки, хохлатые обезьяны, павианы и гелады). У самок одна пара сосков в области груди.
Головной мозг хорошо развит, с извилинами и бороздами. Обонятельный отдел его развит слабо. Лицевая мускулатура хорошо развита. Желудок у тонкотелых обезьян сложный. Червеобразный отросток слепой кишки, как правило, отсутствует. В почке лишь один сосочек.
Мартышки обитатели различных ландшафтов: джунглей, мангровых болот, открытых равнин, каменистых мест. Поднимаются в горы до 4 000 м над уровнем моря. Ведут наземный образ жизни (павианы), наземный и древесный (макаки) или древесный (все остальные представители семейства). Почти все виды семейства дневные животные. Обычно объединяются в семейные группы, но иногда встречаются стада до 50 или нескольких сотен особей. В период размножения самцы могут драться из-за самок. Ночь проводят на деревьях и скалах или в пещерах. Растительноядные или всеядные. Способны издавать разнообразные звуки, которые служат, в частности, средством общения между отдельными особями. Размножаются круглый год. У самок наблюдаются ежемесячные менструальные явления. Половозрелость наступает в возрасте 3-5 лет. Беременность 150-200 дней. В помете, как правило, один, редко два детеныша. Продолжительность жизни в неволе до 30-40 лет. За некоторыми представителями семейства охотятся из-за мяса или шкуры.
Распространение мыртышек широкое: ареал охватывает Африку, Аравийский полуостров и Юго-Восточную Азию; в Европе встречаются только в Гибралтаре (возможно, они здесь были акклиматизированы).