多数生物碱为结晶形固体，少数为非结晶形粉末；具有固定的熔点，有的具有双熔点，个别的仅具有分解点；少数小分子的生物碱，如烟碱、毒芹碱、槟榔碱等为液体，其分子结构中不含氧原子或氧原子结合为酯键。少数液体状态和小分子的固体生物碱具有挥发性，可用水蒸气蒸馏。个别生物碱还具有升华性，如咖啡因。
生物碱多具苦味，少数呈辛辣味或具有其他味道，如甜菜碱具有甜味。
绝大多数生物碱为无色或白色，仅少数分子中具有较长共轭体系和助色团者有一定的颜色，如小檗碱、蛇根碱呈黄色，药根碱、小檗红碱呈红色等。有的生物碱在可见光下无色，而在紫外光下显荧光，如利血平。