จำปีดอยเป็นไม้ต้น สูง ๘-๑๒ ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง ๓๐-๕๐ ซม. เปลือกหนา สีเทา เป็นมัน มีช่องอากาศเป็นปุ่มนูน มีกลิ่นฉุน แตกกิ่งในระดับสูงและห้อยลู่ลง ทรงพุ่มกลม โปร่ง กิ่งอ่อนเกลี้ยง มีช่องอากาศเป็นขีด สีขาว

 ใบเดี่ยว เรียงเวียน รูปรี กว้าง ๓.๕-๖ ซม. ยาว ๑๓-๒๐ ซม. ปลายเรียวแหลม โคนรูปลิ่มหรือสอบเรียวขอบเป็นคลื่น แผ่นใบค่อนข้างหนาและเหนียว ด้านบนสีเขียวเข้มเป็นมัน ด้านล่างมีนวล เส้นแขนงใบข้างละ ๑๕-๑๗ เส้น เป็นร่องทางด้านบนและเป็นสันนูนเล็กน้อยทางด้านล่าง ปลายเส้นเชื่อมกันห่างจากขอบใบเส้นใบย่อยแบบร่างแห เห็นชัดทั้ง ๒ ด้าน ก้านใบยาว ๐.๖-๑.๒ ซม. เกลี้ยง โคนก้านใบป่อง หูใบหุ้มยอดอ่อนแต่ไม่เชื่อมติดกับก้านใบ ร่วงง่าย ไม่มีรอยแผลของหูใบบนก้านใบ

 ดอกเดี่ยว ออกตามยอด กลิ่นหอมแรง มีกาบหุ้มดอก ๑ กาบ เกลี้ยง ก้านดอกโค้งเรียว ยาว ๓-๔ ซม. มี ๑ ข้อ กลีบรวม ๙ กลีบ สีขาว ลักษณะคล้ายกัน เรียงเป็น ๓ ชั้น ชั้นละ ๓ กลีบ แต่ละกลีบอวบหนา รูปใบ

 ผลแบบผลกลุ่ม เปลือกหนา เชื่อมติดกันเป็นรูปทรงกระบอก กว้าง ๒-๔ ซม. ยาว ๘-๑๒ ซม. ก้านช่อผลโค้งเรียว ยาว ๔-๕ ซม. มีรอยแผลของกลีบรวมและเกสรเพศผู้เป็นช่วง ยาว ๔-๗ มม. ผลย่อยแบบผลแห้งแตกแนวเดียว มี ๘-๑๕ ผล รูปทรงรี ยาว ๑-๑.๕ ซม. เมล็ดรูปทรงกลมรี กว้าง ๖-๘ มม. ยาว ๐.๘-๑.๒ ซม. มี ๑-๒ เมล็ด

 จำปีดอยเป็นพรรณไม้ที่มีแนวโน้มใกล้สูญพันธุ์มีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคเหนือและภาคตะวันตกเฉียงใต้ พบขึ้นตามป่าดิบเขา ที่สูงจากระดับทะเล ๑,๐๐๐-๑,๓๐๐ ม. ออกดอกเดือนกันยายนถึงตุลาคม ผลแก่เดือนกุมภาพันธ์ถึงมีนาคม ในต่างประเทศพบที่อินเดียและเมียนมา.