ต้นขมิ้นเครือ จัดเป็นพรรณไม้เลื้อยหรือไม้เถาเนื้อแข็ง ทุกส่วนเกลี้ยง ยกเว้นมีต่อมที่ใบ ลำต้นมีเนื้อไม้เป็นสีเหลือง เมื่อสับหรือฟันจะมียางสีเหลือง มีรอยแผลเป็นตามก้านใบที่หลุดร่วงไป ซึ่งรอยแผลเป็นจะมีลักษณะเป็นรูปถ้วย ส่วนรากสดที่อายุน้อยและขนาดเล็กจะมีรูปร่างโค้งงอไปมา ลักษณะค่อนข้างแบน และมีร่องคล้ายแอ่งเล็กอยู่ตรงกลางตลอดความยาวของราก ส่วนผิวนั้นเรียบเป็นสีน้ำตาลอมเขียวหรือเป็นสีเทาปนน้ำตาล บางตอนของรากมีรอยแตกเล็ก ๆ พาดขวางอยู่ ส่วนรากที่มีอายุมากและมีขนาดใหญ่ จะมีรูปร่างทรงกระบอกค่อนข้างตรง มีโค้งงอบ้างบางตอน ผิวเรียบเป็นสีน้ำตาลอ่อน เปลือกบางมีรอยแตกเล็ก ๆ เป็นแนวตามยาวของราก รอยแตกที่พาดขวางจะเป็นรอยนูนเล็กน้อย รากขมิ้นเครือที่แห้งแล้ว ผิวจะเป็นสีน้ำตาลอ่อนและมีรอยแตกพาดขวางอยู่ทั่วไป เปลือกหลุดง่าย จัดเป็นพืชหายากชนิดหนึ่ง มักขึ้นตามชายป่าดิบแล้งและป่าดิบชื้นที่ระดับความสูงไม่เกิน 300 เมตร มีเขตการกระจายพันธุ์และถิ่นกำเนิดในภาคตะวันออกเฉียงใต้และภาคใต้ ในต่างประเทศพบได้ที่จีน (เกาะไหหลำ) ภูมิภาคมาเลเซีย และภูมิภาคอินโดจีน

ใบเป็นใบเดี่ยว ออกเรียงเวียนสลับ ลักษณะของใบเป็นรูปไข่ รูปไข่แกมรี รูปไข่กว้าง หรือรูปหัวใจ ใบมีขนาดกว้างประมาณ 8-12 เซนติเมตร และยาวประมาณ 10-16 เซนติเมตร ปลายใบเรียวแหลม โคนใบกลม ตัด หรือเป็นรูปหัวใจเล็กน้อย เนื้อใบหนาคล้ายแผ่นหนัง หลังใบเป็นมัน ส่วนท้องใบเรียบไม่มีขน มีเส้นใบออกจากโคนใบเป็นรูปฝ่ามือ 5 เส้น และมีเส้นแขนงใบอีก 1-3 คู่ โดยมักจะออกเหนือครึ่งหนึ่งของเส้นกลางใบไป เมื่อแห้งแล้วจะเห็นเส้นร่างแหไม่ชัดเจน ก้านใบยาว ที่โคนและปลายบวม โคนก้านใบงอ

ออกดอกเป็นช่อ โดยจะออกตามง่ามใบหรือตามเถา ยาวประมาณ 10-15 เซนติเมตร แตกกิ่งด้านข้างยาวประมาณ 1-5 เซนติเมตร ดอกเป็นแบบแยกเพศ มีสีขาวแกมเหลืองหรือแกมเขียว โดยดอกเพศผู้จะไม่มีก้านหรือก้านสั้น มีใบประดับย่อยลักษณะเป็นรูปไข่ ยาวประมาณ 1 มิลลิเมตร โคนหนาเห็นได้ชัด กลีบเลี้ยงวงนอกมีประมาณ 3-4 กลีบ มีขนาดสั้นกว่า 1 มิลลิเมตร ส่วนวงในใหญ่กว่า มีลักษณะเป็นรูปรีหรือรูปไข่ยาวประมาณ 1.5-2.5 มิลลิเมตร เกสรเพศผู้จะเชื่อมกัน ยาวประมาณ 0.5-1 มิลลิเมตร ส่วนดอกเพศเมียจะมีกลีบเลี้ยง 6 กลีบ ลักษณะเป็นรูปขอบขนานแคบ ยาวได้ประมาณ 2.5-4 มิลลิเมตร ปลายโค้ง มีเกสรเพศผู้ปลอมขนาดเล็กลักษณะคล้ายเกล็ด เกสรเพศเมียจะมี 3 อัน ยาวประมาณ 1.5 มิลลิเมตร ยอดเกสรเพศเมียกว้าง ไม่มีก้าน เป็นตุ่ม ออกดอกในช่วงประมาณเดือนมีนาคมถึงเดือนเมษายน

ผลเป็นผลสด ลักษณะเป็นรูปทรงกลม ออกเป็นช่อตามลำดับ มักแตกก้านยาวประมาณ (5-)7-30 (-45) เซนติเมตร แกนกลางและก้านใหญ่ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3-6 มิลลิเมตร ผลกับก้านผลจะแตกจากด้านข้าง มีประมาณ 1-3 ผลติดอยู่ด้วยกันบนก้านที่มีลักษณะเป็นรูปตะบอง ที่ปลายบวมยาวได้ถึง 4 เซนติเมตร ผลสุกเป็นสีเหลือง ค่อนข้างแบน ด้านข้าง รูปกึ่งรูปไข่ตามขวาง ยาวประมาณ 2.5-3.3 เซนติเมตร กว้างประมาณ 2.2-3 เซนติเมตร และหนาประมาณ 2-2.5 เซนติเมตร เมื่อแห้งจะย่น ขนเกลี้ยง ผนังผลชั้นในแข็ง ภายในผลมีเมล็ดใหญ่แข็ง 1 เมล็ด ติดผลในช่วงประมาณเดือนพฤษภาคมถึงเดือนมิถุนายน