Die natürlichen Lebensräume von Kakteen sind die Trockengebiete in Nord- und Südamerika. Kakteen sind in viele andere Teile der Welt eingeführt worden. In Australien wurde der Feigenkaktus eingeführt, der sich so gut entwickelt hat, dass er zu einem Schädling geworden ist.
Eine Möglichkeit zu sehen, wie gut ein Kaktus an einen trockenen Standort angepasst ist, besteht darin, ihn mit einer Pflanze zu vergleichen, die nur dort leben kann, wo es das ganze Jahr über etwas Feuchtigkeit gibt. Eine Pflanze verliert Wasser durch ihre Blätter. Wenn der Boden reichlich Wasser enthält, ist das kein Problem, und die Pflanze kann eine große Anzahl großer Blätter haben. Die Blätter können an einem großen verzweigten Stamm wie bei einem Laubbaum angeordnet sein. Diese Anordnung von Blättern und Stängel ist für das Leben in trockener Umgebung völlig ungeeignet. Hier muss alles Wasser, das die Pflanze sammeln kann, gespeichert und sparsam verwendet werden. Der Kaktus hat sich an diese Bedingungen angepasst, indem er seine Stängel so verändert hat, dass sie so viel Wasser wie möglich speichern können.
Der Kaktus hat keine Blätter, um Nahrung zu produzieren; er benutzt stattdessen seinen Stamm. Diese Anpassung reduziert den Wasserverlust erheblich. Der Stängel des Kaktus hat außerdem eine dicke wachsartige Oberfläche, die verhindert, dass Wasser durch ihn hindurchfließt. Die meisten Kakteen haben keine Verzweigungen. Dadurch verringert sich die Fläche des Stängels, durch die Wasser fließen kann. Viele Kakteen machen die Oberfläche ihrer Stängel so klein wie möglich, indem sie die Form einer Kuppel haben und dicht über dem Boden wachsen. Ein Kaktus, der in der mexikanischen Wüste wächst, sinkt in der Trockenzeit sogar unter die Erde und wächst nach dem Regen wieder oberirdisch.
Der Stamm eines Kaktus hat Räume für die Wasserspeicherung und eine Haut, die ihre Form je nach Wassermenge ändern kann, ähnlich wie eine Ziehharmonika. Wenn der Kaktus wenig Wasser gespeichert hat, ist die Oberfläche des Stiels mit tiefen Rillen versehen. Wenn aber mehr Wasser gespeichert wird, schwillt der Stängel an und die Rillen werden weniger tief.
Der Kaktus verteidigt seinen Wasserspeicher vor Tieren, indem er Stacheln hat. Sie schneiden in jedes Tier, das versucht, sich in den Wasserspeicher zu verbeißen. Die Stacheln werfen auch einen Schatten auf die Oberfläche, der die Pflanze ein wenig abkühlt und den Wasserverlust durch Verdunstung verringert. Einige Kakteen reduzieren die Verdunstung noch weiter, indem sie ein wolliges Material zwischen ihren Stacheln wachsen lassen. Dadurch wird eine Luftschicht in der Nähe der Stacheln eingeschlossen, die verhindert, dass ein Teil der Sonnenwärme die Oberfläche erreicht (Luft ist ein Isolator).