中南米原産のラン科植物の1つの属、あるいはその近縁属との交配品種を含む1群の植物である。美しい花を咲かせることからよく栽培され、最も有名な洋ランである。洋ランの女王とも言われる。
中南米のコロンビア、ベネズエラ、ブラジル、エクアドルなどに分布し、特にアンデス山脈などの標高100m?1500m程度の森林地帯に産する。着生植物であり、木の樹皮に付着して生活する。現在では多くの交配種があり、栽培されている。非常に大輪で派手な花であり言わば洋ランの代名詞として扱われ、切り花としては華麗さと高級感を演出する。名前はこの属の最初の収集者で最初に栽培で花を咲かせたWilliam Cattleyにちなみ、属の名前として献名されたものである。もともと彼が南米から送ってもらった植物の梱包材として使われていたこの着生植物に興味を持ち、栽培してみたところ予想もしなかった見事な花をつけたため、イギリスの著名な植物学者John Lindleyが記載して献名したという逸話が伝わっている。
カトレアを国花としている国はコスタリカである。
カトレヤは着生植物であり、匍匐茎の節から出る白くて太いうどん状の根で樹皮に張り付くようにして生活する。根の表面は白いスポンジ状の死細胞からなる組織で覆われ、雨水や着生した樹木の樹皮を伝って落ちてきた水をすばやく吸収し、その後でゆっくりと内側の生きた組織で吸収する。根の生きた組織は葉緑体を持ち、光合成の能力を持つ。そのため、表面のスポンジ状の組織が水を吸って光の乱反射が起こらなくなると生きた組織が透けて見え、根全体が緑色に見える。
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植物体は全体に肉厚で固い。匍匐茎はあまり伸びず数節だけ成長した後にすぐに立ち上がり、多肉質の偽球茎（バルブ）をとなる。偽球茎はこん棒状でやや偏平・数節からなるが、そのうちの1節だけが長く発達し、先端には1枚だけ或いは2枚の葉をつけ、これは同じ個体でも個々の偽球茎で変異があることがある。そのため、偽球茎の先端の葉が1枚だけの場合、一見するとやたらごつい葉柄を持つ1枚の葉のようにも見える。しかし茎である証拠に、花は偽球茎の先端の葉の根元の内側（腋芽）から出る。偽球茎には多量の水分や栄養分が蓄えられ、間欠的にしか水が得られない樹上の環境に耐えられるようになっている。偽球茎と葉は何年間もの寿命を持ち、株全体で常に数本の偽球茎を持っており、古い偽球茎では葉が枯れて落ちてもなお余命を保ち、水分と栄養分の貯蔵器官として機能している。
成長期になると匍匐茎と偽球茎の境界部の節の腋芽が成長を開始し、新しい偽球茎が立ち上がり葉が伸び始める頃に新しい匍匐茎から新しい根が伸張して樹皮に固着する。この成長期の根の先端部はまだスポンジ状の死んだ組織が分化していないため、みずみずしい緑色をしている。
花は偽球茎の先端から出て1?数輪つく。外花被はやや細い楕円形、側弁は幅広い楕円形、唇弁の基部は蘂柱を包むように両端が上に曲がって筒状になり、先の方では卵形に広がり、周囲はひだになってうねり、中央は濃く色づくものが多い。花びらは大きく開き、正面を向く。色は白からピンク系のものが多く、非常に華やかで美しい。
発見の当初よりその美しさのためによく栽培され、また、新たな種の発見に努めるものも多かった。現在では野生種は40種ばかり知られている。それらを元にした品種改良も行われ、多くの交配品種がある。近縁の属であるレリア（Laelia）・ブラッサボラ（Brassavola）・ソフロニティス（Sophronitis）との間でも交配が行われている。これらの属とカトレヤを含む4属の間では属間交配による雑種も稔性を持つものが多く、3属間雑種や4属間雑種も作られている。それらはカトレヤの花の色や形の範囲を広げることを目指して行われ、一般にはすべてカトレアと認識されている。それらの系統は以下のような名称および略称で示される。