荷花玉蘭是常綠喬木，在原產地高達30米；樹皮淡褐色或灰色，薄鱗片狀開裂；小枝粗壯，具橫隔的髓心；小枝、芽、葉下面，葉柄、均密被褐色或灰褐色短絨毛（幼樹的葉下面無毛）。葉厚革質，橢圓形，長圓狀橢圓形或倒卵狀橢圓形，長10-20厘米，寬4-7（10）厘米，先端鈍或短鈍尖，基部楔形，葉面深綠色，有光澤；側脈每邊8-10條；葉柄長1.5-4厘米，無托葉痕，具深溝。

花白色，有芳香，直徑15-20厘米；花被片9-12，厚肉質，倒卵形，長6-10厘米，寬5-7厘米；雄蕊長約2厘米，花絲扁平，紫色，花藥內向，藥隔伸出成短尖；雌蕊群橢圓體形，密被長絨毛；心皮卵形，長1-1.5厘米，花柱呈卷曲狀。

聚合果圓柱狀長圓形或卵圓形，長7-10厘米，徑4-5厘米，密被褐色或淡灰黃色絨毛；蓇葖背裂，背面圓，頂端外側具長喙；種子近卵圓形或卵形，長約14毫米，徑約6毫米，外種皮紅色，除去外種皮的種子，頂端延長成短頸。花期5-6月，果期9-10月。