Le cactacee provengono dalle Americhe dove occupano una vasta area che dal Canada si spinge fino all'America meridionale, ma la maggior parte delle specie è concentrata tra California, Arizona e Messico. Per adattarsi all'ambiente arido le cactacee, hanno modificato la propria struttura sviluppando tessuti speciali idonei ad immagazzinare grandi quantità di acqua. Il fusto in alcuni generi si è gonfiato assumendo talvolta forma sferica.

Un classico esempio di forma sferica è Echinocactus grusonii, volgarmente chiamato "sedile della suocera" o "barile d'oro” originario del Messico centrale, con diametro che, a maturità, può raggiungere gli ottanta centimetri. Nel nostro clima fiorisce dopo 30-40 anni secondo le condizioni ambientali. L'apice, nel quale a maturità spuntano i fiori disposti in corona, è rivestito da una fitta peluria giallo-grigia. Fra gli altri Echinocactus presenti nell'orto si ricordano E. ingens ed E. visnaga.

Abbondantemente rappresentato nella collezione delle cactacee è il genere Mammillaria (Mammillaria celsiana, M. longimamma, M. elongata, M. candida, M. pusilla, M. prolifera, M. gracilis, M. hystricina) costituito da piante di piccole dimensioni, che accestendo formano estesi pulvini. Il nome del genere deriva dalla presenza di tubercoli di forma mammellonare, ordinate secondo due spirali incrociate.

Le spine sono disposte in areole poste all'apice dei tubercoli; i fiori, che nascono all'ascella dei tubercoli dalla parte superiore, sono piuttosto piccoli, variamente colorati e formano delle caratteristiche corone. I frutti carnosi, generalmente di colore rosso, sono piccoli, commestibili ed anch'essi di grande effetto ornamentale.

Non meno interessante, anche se povero di specie, è il genere Asthrophytum (pianta stella). Le specie che vi sono incluse hanno fusto rigido con l'epidermide spesso ricoperta da punti bianchi, costituiti da ciuffetti di peli molto corti. Le coste, poche ma spesse e ben marcate, sono con o senza spine. Si conoscono solo sei specie tutte originarie del Messico. Nell’orto troviamo: A. myriostigma, A. senile, A. glabrescens, A. glabrescens var. ornatum.

Tra le Cactaceae a fusto cilindrico va annoverato il genere Cereus (C. dayami, C. perlucens, C. horridus), che è costituito da alcune decine di specie sudamericane.

Le opunzie sono rappresentate da circa 300 specie. Sono diffuse dalla Patagonia al Canada, spingendosi fino a 4000 metri di altitudine. Il loro fusto è diviso in articoli caratteristici che possono essere appiattiti, cilindrici o globosi. Le areole, quasi sempre provviste di spine, portano numerosi glochidi, costituiti da piccolissimi aculei provvisti di microscopici dentini rivolti verso il basso. Nel Bacino mediterraneo è molto diffusa Opuntia ficus-indica i cui frutti, commestibili e molto saporiti, vengono esportati in tutta Europa. La collezione delle cactacee è una delle più ricche che l’Orto possiede; i generi più rappresentati sono Opuntia, Mammillaria, comprendenti centinaia di specie. L’importanza della collezione è però dovuta alla sua storicità e al fatto che molte specie e alcuni generi furono studiati su esemplari coltivati nell’Orto. Così alcuni nomi come Borzicactus, Consolea, ecc., sono dedicati a personaggi dell’Orto palermitano.