จำปีรัชนีเป็นไม้ต้น สูง ๒๕-๓๕ ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง ๑-๑.๕ ม. อาจพบบ้างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางได้ถึง ๒.๕ ม. เปลือกหนา สีน้ำตาลอมดำ แตกเป็นร่องลึกตามยาว มีกลิ่นฉุน แตกกิ่งในระดับสูง ทรงพุ่มกลมโปร่ง กิ่งอ่อนมีขนสีทอง
ใบเดี่ยว เรียงเวียน รูปรีถึงรูปไข่ กว้าง ๑๑-๑๔ ซม. ยาว ๑๗-๓๐ ซม. ปลายมนและมีติ่งแหลมสั้น โคนรูปลิ่ม มน สอบเรียว หรือเว้าตื้น ขอบเรียบ แผ่นใบหนามีขนนุ่มทั้ง ๒ ด้าน โดยเฉพาะที่เส้นกลางใบและเส้นแขนงใบ เส้นแขนงใบข้างละ ๑๕-๒๒ เส้น เป็นร่องทางด้านบนและเป็นสันนูนทางด้านล่าง ปลายเส้นเชื่อมกัน
ดอกเดี่ยว ออกตามซอกใบ กาบหุ้มดอกมีขนนุ่ม ก้านดอกยาว ๑-๑.๕ ซม. มี ๑-๒ ข้อ และมีขนสีทองกลีบรวม ๑๒ กลีบ สีขาวหรือสีขาวนวล ลักษณะคล้ายกัน แต่ละกลีบอวบหนา กลีบชั้นนอกรูปใบหอก กว้าง ๐.๘-๑.๒ ซม. ยาว ๔-๔.๕ ซม. กลีบชั้นในรูปช้อนเรียวแคบ ยาวกว่าและกว้างกว่ากลีบชั้นนอกเล็กน้อย เกสรเพศผู้จำนวนมาก ยาว ๗-๘ มม. ก้านชูอับเรณูยาว ๔-๖ มม. อับเรณูยาว ๐.๘-๑.๒ ซม. เรียงเป็นวงล้อมรอบโคนแกนฐานดอกรูปทรงกระบอก รังไข่อยู่เหนือวงกลีบมี ๒๕-๓๐ รังไข่ แยกจากกันเป็นอิสระ เรียงเวียนบนแกนฐานดอกเป็นรูปทรงกระบอก สีเหลืองอ่อน ยาว ๐.๘-๑.๒ ซม. แต่ละรังไข่มี ๑ ช่อง มีออวุล ๔ เม็ด ก้านยอดเกสรเพศเมียสั้นมาก ยอดเกสรเพศเมียเป็นสันโค้ง
ผลแบบผลกลุ่ม เป็นช่อยาว ๑๕-๒๐ ซม. ก้านช่อผลยาว ๑.๕-๒.๕ ซม. ผลย่อยแบบผลแห้งแตกแนวเดียว มี ๑๒-๒๐ ผล ก้านผลย่อยสั้นมาก ผลย่อยรูปทรงกลมหรือทรงรูปไข่กลับถึงรูปทรงรี กว้าง ๑-๑.๕ ซม. ยาว ๒-๓ ซม. เปลือกหนา เมื่อแห้งสีน้ำตาลอมดำ มีช่องอากาศนูนเด่น สีขาว เมล็ดรูปทรงกลมค่อนข้างรีกว้าง ๖-๘ มม. ยาว ๗-๙ มม. มี ๑-๔ เมล็ด
จำปีรัชนีเป็นพรรณไม้ถิ่นเดียวของไทย มีเขตการกระจายพันธุ์ทางภาคเหนือ พบขึ้นตามป่าดิบชื้นและป่าดิบเขา ที่สูงจากระดับทะเล ๘๐๐-๑,๒๐๐ ม. ออกดอกเดือนเมษายนถึงพฤษภาคม ผลแก่เดือนสิงหาคมถึงกันยายน
คำระบุชนิด rajaniana ตั้งเพื่อเทิดพระเกียรติพระราชวรวงศ์เธอ กรมหมื่นพิทยาลงกรณ์.