Las diferencias morfológicas dentro de la especie C. pepo son tan amplias que sus diversas subespecies y cultivares se han identificado erróneamente como especies totalmente separadas. Estas grandes diferencias tienen su origen en su amplia distribución geográfica. C. pepo es una de las especies domesticadas más antiguas, si no la más antigua. Las localizaciones más antiguas que se conocen están en el sur de México, en Oaxaca, hace 8.000-10.000 años, y en Ocampo, Tamaulipas, México, hace unos 7.000 años. Su antiguo territorio se extendía hacia el norte, hasta Texas, y hacia el valle del Gran Río Mississippi, hasta Illinois, y hacia el este, hasta Florida, y posiblemente hasta Maine. Es una de las varias plantas cultivadas en la Norteamérica prehistórica como parte del Complejo Agrícola Oriental. Se sabe que apareció en Missouri hace al menos 4.000 años. Algunas variedades crecen en regiones áridas y otras en regiones húmedas.
Los debates sobre el origen de C. pepo se llevan a cabo desde al menos 1857. Tradicionalmente, se dan dos teorías opuestas sobre su origen: 1) C. pepo es un descendiente directo de C. texana y 2) C. texana es C. pepo asilvestrado. Una teoría más reciente es que C. pepo es descendiente de C. fraterna y que se hibridó con C. texana; lo que dio lugar a dos eventos de domesticación distintos en dos áreas diferentes: uno en México y otro en el este de Estados Unidos, con C. fraterna y C. texana, respectivamente, como especies ancestrales. C. pepo puede haber aparecido en el Viejo Mundo antes de pasar de México a Sudamérica.
Se encuentra desde el nivel del mar hasta ligeramente por encima de los 2.000 m. Las hojas tienen de tres a cinco lóbulos y miden entre 20 y 35 cm de ancho. Todas las subespecies, variedades y cultivares son coespecíficos e interfértiles. El ADN polimórfico amplificado al azar ha demostrado ser útil para clasificar las relaciones de las especies, variedades y cultivares de C. pepo, mostrando que pocos, si es que alguno, de los cultivares modernos tienen su origen en C. texana. Se asocian con C. fraterna o con un espécimen ancestral aún desconocido en el sur de México.
La C. pepo silvestre aún se encuentra en las mismas zonas que la C. fraterna en México. Sus isozimas son muy similares. C. pepo tiene más similitudes con C. fraterna que con C. texana, que también se afirma que es un ancestro de C. pepo. Todos los alelos estudiados de C. fraterna se encuentran también en C. pepo. Por consiguiente, C. fraterna es el pariente más cercano de C. pepo. Lo más probable es que C. pepo sea una forma domesticada temprana de C. fraterna. Se cruza bien con C. pepo y C. texana. A diferencia de la mayoría de las especies silvestres de Cucurbita, se han encontrado algunos ejemplares de fruta de C. fraterna que no eran amargos. Su hábitat habitual son las zonas secas de matorral de tierras altas. C. pepo podría ser una compilospecie de C. fraterna y C. texana, que parecen ser dos especies que originalmente estaban separadas. Basándose en el análisis genético de alelos, existen dos grupos distintos dentro de C. pepo: la calabaza, la calabaza, la criolla y el calabacín están en uno; y las calabazas ornamentales, el cuello de gallo, la bellota, la vieira y algunas otras en el segundo. C. fraterna está genéticamente más cerca del primer grupo y C. texana del segundo. Las calabazas ornamentales que se encuentran en Texas se llaman var. texana y las que se encuentran fuera de Texas (Illinois, Missouri, Arkansas, Oklahoma y Louisiana) se llaman var. ozarkana. En un estudio de 1989 sobre los orígenes y el desarrollo de C. pepo, Paris sugirió que el espécimen silvestre original era un pequeño fruto redondo y que la calabaza moderna es su descendiente directo. También sugirió que el cuello de gallo, la calabaza ornamental y la vieira son variantes tempranas, y que la bellota es un cruce entre la vieira y la calabaza.
Se han propuesto varios taxones, pero hasta 2012 ninguno ha sido aceptado universalmente. En 2002, las convenciones de taxones propuestas por Decker-Walters fueron:
- C. pepo subsp. pepo – calabazas cultivadas, calabacines, las calabazas naranjas («Orange Ball» y «Orange Warted»)
- C. pepo subsp. ovifera var. ovifera – crooknecks cultivados, vieiras, bellotas, la mayoría de las calabazas ornamentales
- C. pepo subsp. ovifera var. ozarkana – poblaciones silvestres en el Gran Valle del Mississippi y la Meseta de Ozark
- C. pepo subsp. ovifera var. texana – poblaciones silvestres en Texas
- C. pepo subsp. fraterna – poblaciones silvestres en el noreste de México
Un estudio de 2003 reconoció tres subespecies:
- Cucurbita pepo subsp. fraterna
- Cucurbita pepo subsp. pepo
- Cucurbita pepo subsp. texana
En 1986, el botánico Paris propuso una taxonomía de C. pepo consistente en ocho grupos comestibles basados en su forma básica. Todos los cultivares de C. pepo, salvo unos pocos, pueden incluirse en estos grupos. Estas ocho variedades cultivadas comestibles de C. pepo varían ampliamente en forma y color, y una variedad cultivada no comestible:
| Grupo de cultivares | Nombre botánico | Imagen | Descripción |
|---|---|---|---|
| Maíz | C. pepo var. turbinata |
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Calabaza de invierno, planta tanto arbustiva como rastrera, de forma obovoide o cónica, puntiaguda en el ápice y con estrías longitudinales, por lo que se asemeja a una peonza, ex: Calabaza de bellota |
| Cocozelle | C. pepo var. ionga |
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Calabaza de verano, fruto largo, redondo y delgado que es ligeramente bulboso en el ápice, similar a la fastigata, ex: Cocozelle von tripolis |
| Cuellos torcidos | Cucurita pepo var. torticollia |
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Calabaza de verano, planta arbustiva, con frutos amarillos, dorados o blancos que son largos y curvados en el extremo y generalmente tienen una corteza verrucosa (cubierta de verrugas), ej: Calabaza amarilla de cuello torcido |
| Calabaza | C. pepo var. pepo | 
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calabaza de invierno, planta rastrera, de forma redonda, oblonga u ovalada y redonda o plana en los extremos, ex: Calabaza; incluye C. pepo subsp. pepo var. styriaca, utilizada para el aceite de semilla de calabaza de Estiria |
| Calabaza | C. pepo var. clypeata; llamada C. melopepo por Linneo |
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Calabaza de verano, prefiere el hábitat medio arbustivo, forma aplanada o ligeramente discoidal, con ondulaciones o bordes ecuatoriales, ex: Pattypan squash |
| Straightneck | C. pepo var. recticollis |
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Calabaza de verano, planta arbustiva, con fruto amarillo o dorado y corteza verrugosa, similar a la var. torticollia pero con un extremo del tallo que se estrecha, por ejemplo: Calabaza de verano amarilla |
| Calabacín | C. pepo var. fastigata |
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Calabacín de verano e invierno, rasgos de enredadera y semiarbusto, color crema a verde oscuro, fruto corto y redondo con un ápice ligeramente ancho, ex: Calabacín Spaghetti (una variedad de invierno) |
| Calabacín (US) Courgette (UK, IE) |
C. pepo var. cylindrica |
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Calabaza de verano, actualmente el grupo más común de cultivares, origen reciente (siglo XIX), fruto semiarbustivo, cilíndrico con un diámetro mayormente consistente, similar al fastigata, ex: Calabacín |
| Calabazas ornamentales | C. pepo var. ovifera |
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No comestibles, calabazas de campo estrechamente relacionadas con C. texana, hábitat de la vid, tallos delgados, hojas pequeñas, tres subgrupos: C. pepo var. ovifera (con forma de huevo, de pera), C. pepo var. aurantia (de color naranja) y C. pepo var. verrucosa (calabazas redondas verrugosas), las calabazas ornamentales que se encuentran en Texas se llaman var. texana y las calabazas ornamentales que se encuentran fuera de Texas (Illinois, Missouri, Arkansas, Oklahoma y Luisiana) se llaman var. ozarkana. |