Il existe plus de 600 espèces de sangsues sur terre. Avec 450 millions d'années d’évolution, les sangsues ont une longue histoire évolutive derrière elles et sont nettement plus anciennes que les dinosaures par exemple. Les sangsues ont survécu car elles ont développé des adaptations très différentes en fonction de leurs habitats respectifs. La première espèce de sangsue ne pouvait pas se nourrir du sang des vertébrés, car ces derniers, et en particulier les mammifères, ne sont apparus que des millions d'années plus tard.
L'apparence externe des sangsues médicinales varie de manière fascinante. Il existe des espèces à la peau très claire et jaunâtre qui ont des marques discrètes sur le dos, d'autres présentent une peau plutôt verte à verte foncé, avec deux bandes diffuses sur les côtés aux motifs souvent orangés, d'autres enfin sont presque noires sur le dos.
L’aspect de l'abdomen est également différent. Certaines espèces présentent un abdomen uniformément vert olive clair, d'autres ont l’abdomen moucheté de taches sombres ou presque noire.
D'un point de vue taxonomique, ces différentes sangsues médicinales constituent des espèces génétiquement différenciés.
Le terme de «sangsue médicinale» regroupe les trois espèces Hirudo medicinalis, Hirudo orientalis et Hirudo verbana qui étaient à l'origine répertoriées comme des variations phénotypiques de la même espèce «Hirudo medicinalis». Aujourd'hui, les sangsues médicinales peuvent être différenciées en toute sécurité selon ces trois espèces sur la base de données moléculaires. Une caractérisation basée sur les motifs et couleurs de la peau des sangsues médicinales est également possible.
Les sangsues sont des hermaphrodites protandriques. Chaque sangsue présente des organes sexuels féminins et masculins. Deux sangsues sont impliquées dans l'accouplement et se fécondent. De quelques semaines à un an après la fécondation, chaque sangsue dépose 3 à 5 cocons dans le sol humide. Chaque cocon, contient de 5 à 25 œufs. Après un temps de développement de 5 à 9 jours, tous les organes de l'embryon sont matures et les larves commencent à se nourrir des réserves présentent dans le cocon. C’est dans le cocon que les larves réalisent leur développement complet pour devenir des sangsues. Puis les jeunes sangsues quittent le cocon après environ 30 jours et pourront vivre plus de 20 ans. Par ailleurs, ce n’est qu’en moyenne à l’âge de 3 ans que les sangsues deviennent sexuellement matures.
Toutes les espèces du genre Hirudo sont des ectoparasites et se nourrissent de sang. Les jeunes sangsues se nourrissent principalement sur les amphibiens, tandis que les sangsues adultes parasitent principalement les oiseaux et les mammifères. Pour localiser leurs hôtes, les sangsues utilisent des photorécepteurs, des thermorécepteurs et des chémorécepteurs situés sur la ventouse avant de la sangsue. Si la sangsue perçoit des mouvements d'eau, des vibrations ou des conditions d'éclairage changeantes dans son environnement, elle nage vers la source possible de nourriture. Et dès que la sangsue est à proximité de son hôte potentiel, elle perçoit sa température corporelle.
Une morsure de sangsue est rarement douloureuse. En effet, les sangsues ont évolué de façon à ne pas être remarquées par les hôtes qu’elles utilisent comme source de nourriture. Trois mâchoires disposées en « Y », chacune composée de 80 dents calcaires, incisent délicatement la peau permettant ensuite à la sangsue de se nourrir de sang par succion. Entre les dents de la sangsue se trouvent des pores par lesquels la salive et ses composés sont libérés.