Storchschnabel-Arten kommen auf allen Kontinenten und sogar in der Arktis und Antarktis vor. Sie sind außerdem in Südafrika, Taiwan, Indonesien, Neuguinea, Australien, Tasmanien, Neuseeland, den Hawaii-Inseln, den Azoren und Madeira vertreten, wobei die eher kühleres Wetter bevorzugenden Geranien in diesen Regionen in der Regel in Gebirgsregionen wachsen.
Geranien benötigen ein kühl-gemäßigtes Klima. Da in solchen Gebieten der Erde selten Trockenheit herrscht, sind viele der Storchschnabel-Arten auf gut feuchte Böden eingestellt. Aufgrund dieses Feuchtigkeitsbedürfnisses herrschen in den wärmeren Regionen ihres Verbreitungsgebietes einjährige Geranium-Arten vor, die ihre Wachstumszeit in der Regel im Winter haben und im Sommer als Samen ruhen.
Die meisten Storchschnabelarten bevorzugen basen- und stickstoffsalzreiche Lehmböden. Sie besiedeln häufig Ödlandflächen, Hackfruchtäcker, lückige Gebüsche und Rodungsflächen.
Innerhalb dieses Standortspektrums zeigen die einheimischen Storchschnäbel artspezifische Anpassungen. Der Blutrote Storchschnabel wächst in Europa bis nach Kleinasien in den sonnigen und lichten Waldrandbereichen und kommt dabei auch mit trockenen Böden zurecht. Der Wiesen-Storchschnabel, dessen Verbreitungsgebiet von Europa bis nach Mittelasien und Sibirien reicht, ist dagegen eher an kühl-feuchten Standorten zu finden und wächst bevorzugt in den feuchten Senken von Wiesen und an Gräben. Der Wald-Storchschnabel, der von Europa bis nach Westasien zu finden ist, wächst dort in bodenfeuchten Mischwäldern, auf frischen bis feuchten Bergwiesen und Hochstaudenfluren.
Aufgrund ihrer Beliebtheit als Gartenpflanzen wurden Storchschnabelarten mittlerweile in viele Ländern eingeführt, in denen sie ursprünglich nicht beheimatet waren. Der Rundblättrige Storchschnabel, den man in Mitteleuropa gelegentlich in Weinbau-Gebieten findet, ist vermutlich ursprünglich im Mittelmeerraum beheimatet gewesen. Heute ist er nahezu weltweit verbreitet.
In einigen Ländern haben die Storchschnabel-Arten so gute Ausgangsbedingungen gefunden, dass sie in sehr großem Maße verwildert sind und teilweise als Bioinvasoren angesehen werden. So wird das in Mitteleuropa beheimatete Ruprechtskraut an der Westküste der USA mittlerweile als unerwünschtes Unkraut eingeordnet. Auch der Pyrenäen-Storchschnabel, den man in Mitteleuropa gelegentlich an Straßenrändern findet, ist als sogenannter Neophyt zu betrachten. Anders als das in den USA ungern gesehene Ruprechtskraut fristet er in Mitteleuropa eher ein Nischendasein.
Zu den mitteleuropäischen Archäophyten gehört dagegen der Schlitzblättrige Storchschnabel. Diese Storchschnabelart, die auf basen- und stickstoffsalzhaltigen Lehmboden wächst, ist ursprünglich im Mittelmeerraum beheimatet gewesen und zählt zu den hemerochoren Pflanzen, die mit den ersten Ackerbauern vermutlich über Saatgutverunreinigungen nach Mitteleuropa verschleppt wurden (sogenannte Speirochorie).
Der Spreizende Storchschnabel wird nur gelegentlich aus seinem Ursprungsgebiet, den warmen Tälern der West- und Südalpen wie dem Wallis und dem Veltlin nach Mitteleuropa in Form von Samen verschleppt (sogenannte Agochorie). Er ist dann in der Lage, sich vorübergehend an dem neuen Standort zu etablieren. Er zählt daher zu den sogenannten Adventivpflanzen.
Die deutsche Bezeichnung „Storchschnabel“ erscheint beim ersten Blick auf die blühende Pflanze unverständlich. Der Fruchtstand erklärt jedoch den Namen: Die länglichen, eigenwillig gestalteten Fruchtstände erinnern an den Schnabel des Storches. Die botanische Bezeichnung „Geranium“ lässt sich ebenfalls auf die Form der Fruchtstände zurückführen. Sie lässt sich auf das griechische Wort "géranos" (Kranich) zurückführen.
Es sind überwiegend mehrjährige, seltener ein- oder zweijährige krautige Pflanzen, wenige Arten sind Halbsträucher oder Sträucher. Sie enthalten ätherische Öle. Geranien wachsen buschig oder horstartig. In freier Natur sorgen die großen Blätter der Geranien und ihre häufig starke Breitenausdehnung dafür, dass sie im Vergleich zu konkurrierenden Pflanzen an ihrem Standort verhältnismäßig viel Nährstoffe und Wasser erhalten. Wie alle Familienmitglieder der Storchschnabelgewächse haben Storchschnäbel gelenkartig verbundene Stängel, die häufig Drüsenhaare haben. Einige Arten wie beispielsweise der Balkan-Storchschnabel sind nahezu immergrün, andere wie der Basken-Storchschnabel bilden während ihrer Blütezeit große, rundliche Laubhügel aus, die während des Winterhalbjahrs verrotten.
Die wechsel- oder gegenständigen, gestielten Laubblätter sind je nach Art unterschiedlich gestaltet. Bei einigen Arten gleicht das Blatt der bei den Pelargonien vorkommenden runden Form, bei den meisten Arten ist es jedoch fünfteilig und jeder Blattlappen stark eingekerbt. Stark geteilte Blätter hat beispielsweise Geranium purpureum. Bei dieser Art ist jedes Blatt in fünf Lappen unterteilt, die Teilung reicht dabei bis zur Blattachse. Zusätzlich ist jedes Blatt an der Spitze gelappt. Diese Blattform, die für viele der Geranium-Arten typisch ist, bezeichnet man botanisch als tief fiederspaltig.
Bei den meisten Arten sind die Blätter einfarbig dunkelgrün, bei nur wenigen Arten treten unterschiedliche Grüntöne in der Blattfarbe auf. Die dunkelsten Blätter hat die auf Neuseeland und Tasmanien beheimatete Art Geranium sessiliflorum. Bei einigen Sorten dieser Art wurde die ungewöhnliche Blattfärbung noch vertieft, sie ist fast dunkelviolett.
Nebenblätter sind vorhanden.
Die Blüten stehen selten einzeln, meist zu zweit. Die Blüte wächst in der Regel an einem langen Stiel. Dies ermöglicht den Geranien an ihren natürlichen Standorten eine Konkurrenz zu den meist anderen, gleich hoch wachsenden Pflanzen von denen sie umgeben sind und auf diese Weise ihre Bestäubung sicherstellen. Die zwittrige, radiärsymmetrische Blüte ist fünfzählig. Die fünf grünen, freien und häufig behaarten Kelchblätter weisen stets eine vorspringende Spitze auf. Sie schließen zuerst die Blütenknospe ein. Wenn sich nach der Bestäubung aus der Blüte die Frucht entwickelt, vergrößern sich die Kelchblätter und schützen den Ansatz der entstehenden großen Frucht. Die fünf freien Kronblätter sind bei manchen Arten genagelt. Die Farbe der Blütenkronblätter der Storchschnabel-Arten reicht von Weiß über Rosa und Purpurrot bis zu einem leuchtenden Blau. Bei vielen Arten und Sorten ist eine deutliche Maserung der Kronblätter erkennbar. Es sind zwei Kreise mit je fünf Staubblättern vorhanden, sie sie sind alle fertil; bei den anderen Gattungen der Familie ist ein Teil der Staubblätter zu Staminodien reduziert. Die Ränder der Staubfäden sind behaart. Die meist fünf Nektarien des Diskus alternieren mit den Kronblättern, selten sind sie zu einem Ring vereinigt. Fünf Fruchtblättern sind zu einem oberständigen Fruchtknoten verwachsen. Der Griffel endet in fünf Narben.
Jedes einzelne Blütenkronblatt ist im Gegensatz zum Kelchblatt bei der überwiegenden Zahl der Arten am Ende abgerundet. Die Blütenform dagegen kann je nach Art unterschiedlich sein. Bei den Blüten des Wald-Storchschnabels handelt es sich um Scheibenblumen, die Blütenform des in Laub- und auf Schuttplätzen wachsenden Ruprechtskrautes bezeichnet man dagegen als Trichterblumen. Dementsprechend sind auch unterschiedliche Insekten an der Bestäubung beteiligt. Die Blüten des Wald-Storchschnabels mit dem leicht zugänglichen Nektar werden von Schwebfliegen, Bienen und Tagfaltern besucht. An den Nektar des Ruprechtskrauts dagegen gelangen nur langrüsselige Bienen- und Schmetterlingsarten.
Sowohl der wissenschaftliche Name Geranium als auch der deutsche Name Storchschnabel bezieht sich auf die Form der langgestielten Frucht, in der man den Kopf und den langgestreckten Hals eines Storchs oder eines Kranichs erkennen kann. Die Frucht wird aus sehr langen Fruchtblättern gebildet, die nur am Grunde zwei Samenanlagen tragen. Von diesen entwickelt sich nur eine, während der obere, sterile Teil als „Schnabel“ auswächst. Botanisch handelt es sich um eine Spaltfrucht, da sich diese bei Reife in ihre fünf Fruchtfächer aufspaltet. Die Samen werden bei allen Arten durch das explosionsartige Aufplatzen des austrocknenden Schnabels verbreitet. Beim Wald-Storchschnabel beispielsweise rollen sich die fünf Fruchtfächer plötzlich von der Mittelsäule sowie voneinander ab und nach oben ein. Der Samen wird dabei katapultartig bis zu 3 Meter weit fortgeschleudert.
Geranien zählen mit diesem Ausbreitungsmechanismus zu den sogenannten Austrocknungsstreuern (botanisch auch als ballochore Autochorie bezeichnet).
Beim Ruprechtskraut lässt sich außerdem auch die Herpochorie beobachten. Während die Herpochorie bei der Küchenschelle und der nah verwandten Gattung der Reiherschnäbel eine Strategie zur Nahausbreitung ist, dient sie hier dazu, den Diasporen optimale Startbedingungen zu verschaffen: nachdem der Samen des Ruprechtskrautes über den oben beschriebenen Mechanismus explosionsartig bis zu sechs Meter weit fortgeschleudert wurde, bohren sich die Samen mittels hygroskopischer Bewegungen in die Erde. Das ist darauf zurückzuführen, dass sich die Samen bei feuchten Wetter ausdehnen und bei trockenem Wetter wieder zusammenziehen.