Тело скатов-хвостоколов плоское, почти круглое. Край грудных плавников срастается с боками тела и головы. Отсутствует мигательная перепонка. Анального плавника нет.
Глаза скатов расположены сверху. Брызгальца — дыхательные отверстия жабр, необходимые для дыхания зарывшись в песке, расположены сверху, сразу за глазами. Рот расположен снизу, и скаты никогда не видят, что едят. Они ощущают запах своей добычи двумя ноздрями. Скаты, как и другие хрящевые рыбы, являются обладателями чувствительных к электрическим полям сенсоров. Эти электрорецепторы позволяют установить местонахождение жертвы и идентифицировать ее по специфическим для каждого вида электрическим полям. Если скат обнаружит добычу, то даже крепкая броня раковины его не остановит. Зубы скатов — это толстые пластины, которые могут вскрыть даже раковины.
Скаты-хвостоколы имеют гладкую кожу, почти бархатистую на ощупь. Окраска спины тёмная, коричневатых или серых, иногда грязных тонов. Зачастую спина ската покрыта ещё пятнами, полосами или кольцами, а брюхо светлое.
Как и у всех хрящевых рыб, у скатов, внутреннее оплодотворение. Скаты-хвостоколы яйцеживородящие. Копулятивный орган самцов — пара птеригоподиев, каждый из которых является видоизмененной задней частью брюшного плавника. Спаривание многих скатов происходит зимой. Плодовитость скатов невелика, поэтому оплодотворенные яйца развиваются в утробе матери. Кроме питания за счет желтка яйца, получают еще питательную жидкость, нечто вроде молока. Эта жидкость выделяется специальными выростами, расположенными на стенках матки. Такие выросты проникают в брызгальца эмбрионов, и питательная жидкость попадает прямо в пищеварительный тракт. Новорожденные малыши остаются в теле матери. Находятся там до тех пор, пока из них не появятся маленькие скаты. Сразу после рождения опускаются на дно, где в песке, откапывают добычу: червей, раков, креветок.
Скаты — родственники акул, они тоже относятся к хрящевым рыбам: и позвоночник, и ребра, и череп — из хряща. Боков у ската нет — только спина и брюхо, верх и низ. Древние греки применяли яд из шипа ската-хвостокола как анестетик при лечении зубов.