Стебель у кактуса гимнокалициума имеет форму шара, но он приплюснутый. Стебель может быть окрашен в коричневый, зеленовато-серый, зеленовато-коричневый либо серый оттенок. Высота стебля равна практически половине диаметра, который варьируется от 40 до 150 мм. На поверхности стебля расположено 10–32 вертикальных ребер, на которых имеется множество ареол с пучками иголок, длина которых 1,3–3,8 см. В середке каждой ареолы располагается 3–5 прямых и длинных колючек, а вокруг них находятся радиальные иголки, которые более короткие. Цветение наблюдается с мая по ноябрь, причем цветки колокольчатой формы образуется на верхней части стебля, в поперечнике они достигают 20–70 мм, ланцетные лепестки у них расположены в несколько рядов, а на поверхности закрытых чашечек нет ни опушения, ни иголок. Цветки могут быть окрашены в малиновый, кремовый, красный либо желтый оттенок. На поверхности яйцевидного плода имеются чешуйки, его длина около 40 мм, а окрашен он может быть в фиолетовый, зеленый либо красный цвет.
Благодаря трудам селекционеров на свет появились бесхлорофильные культивары, стебель у которых обладает желтым либо красным окрасом. Культивируют их, прививая на обычный зеленый кактус. Японец Эйцзи Ватанабе вырастил самый первый гибрид такого растения со стеблем красного цвета.
