จำปีพะเนินทุ่งเป็นไม้ต้นขนาดใหญ่ สูงได้ถึง ๓๐ ม. เปลือกสีน้ำตาลอมแดง กิ่งค่อนข้างเกลี้ยง
ใบเดี่ยว เรียงเวียน รูปรี รูปรีแกมรูปขอบขนานหรือรูปไข่กลับ กว้าง ๕-๙ ซม. ยาว ๑๐-๒๐ ซม. ปลายแหลมหรือเรียวแหลม โคนรูปลิ่มหรือมนกลม ขอบเรียบหรือเป็นคลื่น แผ่นใบหนาคล้ายแผ่นหนัง ด้านบนสีเขียวเข้ม ด้านล่างสีจางกว่า เกลี้ยงทั้ง ๒ ด้าน เส้นแขนงใบข้างละ ๑๐-๑๖ เส้น เห็นชัดทั้ง ๒ ด้าน ปลายเส้นโค้งจดเส้นถัดไปใกล้ขอบใบ เส้นใบย่อยแบบขั้นบันได เห็นชัดทางด้านล่าง ก้านใบยาว ๒-๓ ซม. เกลี้ยง
ช่อดอกแบบช่อกระจุก ออกตามซอกใบหรือตามกิ่งเหนือรอยแผลใบ ช่อสั้น มีดอก ๓-๕ ดอก ช่อออกเดี่ยวหรือออกหลายช่อเป็นกระจุก ดอกสีขาวอมเหลืองอ่อน ก้านดอกยาว ๒-๓ มม. ในดอกตูมขอบกลีบเรียงชิดกันเป็นรูปทรงกระบอก เมื่อดอกบานกว้างประมาณ ๓ ซม. กลีบเลี้ยงโคนเชื่อมติดกันเป็นหลอดรูประฆัง ปลายผายออกและเว้าตื้นเล็กน้อยคล้ายคลื่นกลีบดอก ๖ กลีบ พบบ้างที่มี ๕ กลีบ รูปแถบหรือรูปขอบขนานแกมรูปใบหอก ยาวประมาณ ๒ ซม. ปลายแหลม กลีบดอกปลายโค้งลง เกสรเพศผู้ ๖ เกสร พบบ้างที่มี ๕ เกสร แบนยาว เห็นเด่นชัด อับเรณูรูปขอบขนาน รังไข่อยู่ใต้วงกลีบ มี ๑ ช่อง มีออวุล ๑ เม็ด ก้านยอดเกสรเพศเมียป่องคล้ายกระบอง ยาวใกล้เคียงกับเกสรเพศผู้ ยอดเกสรเพศเมียรูปกรวยเล็ก ปลายหยักมีแฉกแหลมเล็ก
ผลแบบผลผนังชั้นในแข็ง รูปทรงรีหรือทรงรูปไข่ กว้าง ๑.๕-๒.๕ ซม. ยาว ๒-๓ ซม. เมื่อแห้งมีร่องตื้นตามยาวจำนวนมาก มีกลีบเลี้ยงติดทนที่ปลายผล สุกสีแดงอมม่วง เมล็ดรูปทรงรี มีเยื่อหุ้มบาง ๆ สีขาว มี ๑ เมล็ด
จำปีพะเนินทุ่งมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคตะวันตกเฉียงใต้และภาคใต้ พบตามป่าดิบที่ชื้น ริมแม่น้ำ ลำธาร ไหล่เขา ที่สูงตั้งแต่ใกล้ระดับทะเลถึงประมาณ ๑,๐๐๐ ม. ออกดอกและเป็นผลเดือนกุมภาพันธ์ถึงเมษายน จำปีพะเนินทุ่งอยู่ระหว่างการตรวจสอบชื่อวิทยาศาสตร์.