El hábitat natural de los cactus son las tierras secas de América del Norte y del Sur. Los cactus se han introducido en muchas otras partes del mundo. En Australia se introdujo el cactus espinoso, que ha crecido tanto que se ha convertido en una plaga.
Una forma de ver lo bien que se adapta un cactus a un hábitat seco es compararlo con una planta que sólo puede vivir donde hay algo de humedad durante todo el año. Una planta pierde agua a través de sus hojas. Si hay mucha agua en el suelo, esto no es un problema, y la planta puede tener un gran número de hojas grandes. Las hojas pueden estar dispuestas en un gran tallo ramificado como el de un árbol de hoja ancha. Esta disposición de las hojas y el tallo es totalmente inadecuada para vivir en condiciones de sequedad. En este caso, toda el agua que la planta pueda recoger debe ser almacenada y utilizada con moderación. El cactus se ha adaptado a estas condiciones modificando sus tallos para retener la mayor cantidad de agua posible.
El cactus no tiene hojas para fabricar alimentos, sino que utiliza su tallo. Esta adaptación reduce en gran medida la pérdida de agua. El tallo del cactus también tiene una gruesa superficie cerosa que impide el paso del agua. La mayoría de los cactus no tienen ramas. Esto reduce la superficie del tallo por la que puede pasar el agua. De hecho, muchos cactus reducen al máximo la superficie de sus tallos dándoles forma de cúpula y creciendo cerca del suelo. Un cactus que crece en el desierto mexicano incluso se hunde bajo el suelo en la estación seca y vuelve a crecer en la superficie después de la lluvia.
El tallo de un cactus tiene espacios para almacenar agua y una piel que puede cambiar de forma según la cantidad de agua, como una concertina. Cuando el cactus tiene poca agua almacenada, la superficie del tallo tiene surcos profundos. Pero a medida que se almacena más agua, el tallo se hincha y los surcos son mucho menos profundos.
El cactus defiende su reserva de agua de los animales teniendo espinas. Estas espinas cortan a cualquier animal que intente morder la reserva de agua. Las espinas también proyectan una sombra a través de la superficie, enfriando la planta un poco, y reduciendo la pérdida de agua por evaporación. Algunos cactus reducen aún más la evaporación haciendo crecer un material lanoso entre sus espinas. Esto atrapa una capa de aire cerca de las espinas que impide que parte del calor del Sol llegue a la superficie (el aire es un aislante).