仙人掌科植物是比其他植物更難研究，因為它們生長在難以企及且不適宜人類居住的地方。它們生長緩慢給研究它們整個生命周期的科學家們帶來了問題。仙人掌在開花之前可能會生長許多年，花、果實和種子具有許多特徵，這些特徵有助於識別它們，並將它們與其他仙人掌進行比較。
由於個體差異，在決定具體描述分類群之間的地理和形態界限時，對儘可能多的個體進行研究觀察是很重要的。除了花、果實和種子外，葉也是判定許多植物分類學特徵的重要來源。由於大多數仙人掌通常是無葉的，通常有高度變異的刺狀葉。除了個體間的差異外，仙人掌上的刺在顏色、大小、形狀和數量上的差異也可能相當巨大，甚至比樹木或灌木上的葉子的差異更大。除了刺的變異外，仙人掌其它植物性狀的變異也比較常見，例如植株的大小和肋骨的數目等。
研究這種變異的方法是通過野外工作和利用壓榨乾燥的植物標本來完成的，這些植物標本保存在植物標本室中，供現在和將來的研究使用，就像書本一樣都保存在學術圖書館裡。許多小草本植物的個體可以保存在一個植物標本冊上。如果為單個植物仔細選擇「剪下物」做為標本頁，即使是非常大的植物如樹木的「剪下物」也可以充分代表其個體觀察到的變化。但有些植物，如棕櫚樹，很難保存為植物標本。
仙人掌和其他多肉植物也面臨特殊的問題。由於仙人掌的多吸水性，在保存之前，必須將部分仙人掌切開並徹底乾燥，它們某些種類進化出了一種特殊的適應能力來防止「被乾燥」情況發生。它們的刺和厚度使得它們難以附著在植物標本頁上。