Cette famille extrêmement grande et diversifiée de grenouilles arboricoles contient quatre sous-familles, dans environ 38 genres, avec plus de 700 espèces. La distribution est étendue, les hylidés étant présents dans toute l’Amérique du Nord tempérée et les néotropiques, y compris les îles des Caraïbes. Les hylidés sont également répandus en Australie et en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Le genre Hyla est connu de l’Eurasie tempérée, du Japon et de l’extrémité nord de l’Afrique.

L’unique synapomorphie connue pour les Hylidae est des phalanges terminales en forme de griffes, que tous les hylidés sauf Allophryne possèdent. Comme les centrolénidés et les pseudidés, les hylidés ont un élément intercalaire entre la dernière et l’avant-dernière phalange (qui peut être cartilagineux, ossifié, ou absent chez Cyclorana). Les hylidés étant arboricoles, les coussinets des orteils sont généralement présents. Chez les Hylidae, il existe des exceptions à presque tous les caractères morphologiques communs. La plupart des hylidés, mais pas tous, ont un omosternum cartilagineux, un maxillaire et un prémaxillaire portant des dents, des palatines mais pas de parahyoïde, des pupilles horizontales, des pieds palmés et des têtards de type IV avec des denticules. Une espèce (Gastrotheca guentheri) est la seule grenouille connue à avoir des dents sur sa mâchoire inférieure. Le nombre de diploïdes varie de 22 à 30 ; la taille varie de 17 à 140 mm.

La diversité des histoires de vie est la règle chez les hylidés. Bien que la plupart des hylidés soient arboricoles, avec de fortes aptitudes au saut, des formes aquatiques et fossorielles sont également connues dans ce groupe. Pendant les périodes sèches, les hylidés fossoriels peuvent former des cocons lipidiques autour d’eux pour éviter la dessiccation. Certaines rainettes australiennes (Pelodryadinae) sont entièrement terrestres. Chez les grenouilles des feuilles (Phyllomedusinae), les œufs sont généralement déposés sur les feuilles au-dessus des étangs, où les mères les maintiennent humides en urinant dessus. Les éclosions tombent dans l’eau en dessous. Les têtards ont tendance à se regrouper en bancs et à être des filtreurs. Les mères hylidées hémiphractines portent leurs œufs sur leur dos ou dans des poches hautement vascularisées. La plupart des espèces présentent un développement direct, tandis que d’autres passent par un stade de têtard non nourri. Les grenouilles de la sous-famille des Hylinae présentent le plus large éventail d’histoires de vie. Les membres de certains genres pondent des œufs dans des broméliacées, dans lesquelles les jeunes se développent par métamorphose. Dans de rares cas, les mères nourrissent leurs têtards d’œufs trophiques. Les têtards de certaines espèces sont de couleurs vives, un trait rare chez les anoures. D’autres genres d’hylins ont des os du crâne élaborés qui forment une sorte de casque. Ces grenouilles à tête de casque utilisent leur tête osseuse pour sceller les entrées des terriers, réduisant ainsi la perte d’eau par évaporation.

Bien que communs dans une grande partie de leur aire de répartition, les hylidés ne sont que rarement utilisés par les populations locales. Une exception est l’utilisation des toxines cutanées de la phylloméduse par les populations aborigènes d’Amérique du Sud. Bien que le développement glandulaire étendu ne soit pas typique chez les hylidés, Phyllomedusa bicolor produit des peptides qui sont utilisés par les chasseurs pour induire l’euphorie, ce qui est censé améliorer les compétences de chasse.

Les hylidés sont placés sans ambiguïté dans les Neobatrachia, mais les relations entre les familles de ces grenouilles « avancées » sont au mieux controversées. La plupart des auteurs identifient une superfamille, alternativement appelée Bufonoidea ou Hyloidea, qui comprend tous les néobatrachiens qui ne sont pas des Ranoïdes ou des Microhyloïdes. Le groupe des Bufonoidea est donc au mieux sommaire. Plusieurs chercheurs ont présenté des preuves que les Hylidae, Pseudidae, et Centrolenidae sont un groupe monophylétique, basé en grande partie sur la présence partagée d’éléments intercalaires. Des recherches séparées ont proposé une relation hylid – centrolenid (excluant Pseudidae), et d’autres ont proposé un clade hylid – centrolenid – bufonid. En outre, les Hylidae eux-mêmes ne constituent probablement pas un groupe monophylétique. Trois des quatre sous-familles sont bien diagnostiquées, mais la quatrième, Hylinae, ne l’est pas. L’hyline Allophryne a parfois été placée dans une famille distincte (Savage 1973), ce qui pourrait rendre les Hylidae monophylétiques. La relation de la sous-famille australienne Pelodryadinae avec les autres hylidés est également discutable.

Plusieurs hylidés fossiles sont connus. Des fossiles du Miocène et du Pliocène sont connus de la sous-famille Pelodryadinae en Australie, et des fossiles d’Hylinae sont connus dès l’Oligocène en Amérique du Nord. D’autres fossiles sont connus en Europe et en Amérique du Sud. Aucun fossile n’est connu des deux autres sous-familles.

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