Esta familia extremadamente grande y diversa de ranas arbóreas contiene cuatro subfamilias, en aproximadamente 38 géneros, con más de 700 especies. Su distribución está muy extendida, y los hílidos están presentes en toda la América del Norte templada y el neotrópico, incluidas las islas del Caribe. Los hílidos también son frecuentes en Australia y Papúa Nueva Guinea. El género Hyla se conoce en las zonas templadas de Eurasia, Japón y el extremo norte de África.
El único sinapomorfismo conocido de los Hylidae son las falanges terminales en forma de garra, que tienen todos los hylids excepto Allophryne. Al igual que los centrolénidos y los pseudópodos, los hílidos tienen un elemento intercalar entre la última y la penúltima falange (que puede ser cartilaginoso, osificado o estar ausente en Cyclorana). Al ser arborícolas, las almohadillas de los dedos suelen estar presentes. Dentro de los Hylidae, hay excepciones a casi todos los caracteres morfológicos comunes. La mayoría de los hylidae, pero no todos, tienen un omosternum cartilaginoso, un maxilar y premaxilar con dientes, palatinos pero no parahioides, pupilas horizontales, pies palmeados y renacuajos de tipo IV con dentículos. Una especie (Gastrotheca guentheri) es la única rana conocida que tiene dientes en su mandíbula inferior. El número de diploides oscila entre 22 y 30; el tamaño oscila entre 17 y 140 mm.
La diversidad de historias de vida es la norma en los hílidos. Aunque la mayoría de los hílidos son arborícolas, con gran capacidad de salto, también se conocen en este grupo formas acuáticas y fosoriales. Durante los periodos secos, los hílidos fosoriales pueden formar capullos de lípidos a su alrededor para evitar la desecación. Algunas ranas arborícolas australianas (Pelodryadinae) son totalmente terrestres. Entre las ranas de hoja (Phyllomedusinae), los huevos suelen depositarse en las hojas sobre los estanques, donde las madres los mantienen húmedos orinando sobre ellos. Las crías caen en el agua. Los renacuajos tienden a formar cardúmenes y se alimentan por filtración. Las madres de los hílidos hemifractinos llevan los huevos en la espalda o en bolsas muy vascularizadas. La mayoría de las especies presentan un desarrollo directo, mientras que otras pasan por una fase de renacuajo que no se alimenta. Las ranas de la subfamilia Hylinae son las que presentan una mayor variedad de historias vitales. Los miembros de algunos géneros ponen huevos en bromelias, en las que las crías se desarrollan mediante metamorfosis. En raros casos, las madres alimentan a sus renacuajos con huevos tróficos. Los renacuajos de algunas especies son de colores brillantes, un rasgo poco frecuente entre los anuros. Otros géneros de hileras tienen elaborados huesos del cráneo que forman una especie de casco. Estas ranas con cabeza de casco utilizan sus cabezas óseas para sellar las entradas de las madrigueras, reduciendo así la pérdida de agua por evaporación.
Aunque son comunes en gran parte de su área de distribución, los hílidos sólo son utilizados en raras ocasiones por la población local. Una excepción es el uso de toxinas cutáneas de filomedusina por parte de las poblaciones aborígenes de Sudamérica. Aunque el extenso desarrollo glandular no es típico entre los hílidos, Phyllomedusa bicolor produce péptidos que son utilizados por los cazadores para inducir la euforia, lo que se cree que mejora las habilidades de caza.
Los hílidos se sitúan sin ambigüedad en la Neobatrachia, pero las relaciones entre las familias de estas ranas «avanzadas» son controvertidas en el mejor de los casos. La mayoría de los autores identifican una superfamilia, llamada alternativamente Bufonoidea o Hyloidea, que incluye a todos los neobatraquios que no son Ranoides o Microhiloides. Por lo tanto, el grupo Bufonoidea es, en el mejor de los casos, impreciso. Varios investigadores han presentado pruebas de que Hylidae, Pseudidae y Centrolenidae son un grupo monofilético, basándose en gran medida en la presencia compartida de elementos intercalares. Otras investigaciones han propuesto una relación hylidae – centrolenidae (excluyendo a Pseudidae), y otras han propuesto un clado hylidae – centrolenidae – bufonid. Además, el propio Hylidae no es probablemente un grupo monofilético. Tres de las cuatro subfamilias están bien definidas, pero la cuarta, Hylinae, no lo está. La hilera Allophryne se ha colocado a veces en una familia separada (Savage 1973), lo que podría hacer que Hylidae fuera monofilético. La relación de la subfamilia australiana Pelodryadinae con los otros hílidos también es cuestionable.
Se conocen varios hílidos fósiles. Se conocen fósiles del Mioceno y del Plioceno de la subfamilia Pelodryadinae en Australia, y se conocen fósiles de Hylinae desde el Oligoceno en Norteamérica. También se conocen fósiles de Europa y Sudamérica. No se conocen fósiles de las otras dos subfamilias.
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