ขมิ้นอ้อยเป็นไม้ล้มลุกหลายปี ลำต้นใต้ดินเป็นเหง้าสีเหลืองนวล กลิ่นคล้ายการบูร ลำต้นเทียมเกิดจากกาบใบเรียงสลับและโอบซ้อนกันชูเหนือดิน สูงประมาณ ๑ ม. ขึ้นเป็นกอ แต่ละต้นมีใบ ๔-๖ ใบ
ใบเดี่ยว เรียงสลับ รูปขอบขนานหรือรูปขอบขนานแกมรูปใบหอก กว้าง ๘-๑๐ ซม. ยาว ๒๐-๖๐ ซม. ปลายเรียวแหลม โคนรูปลิ่ม ขอบเรียบหรือเป็นคลื่น ผิวใบเกลี้ยงบริเวณเส้นกลางใบมีสีม่วงดำตามยาวใบ กว้างประมาณ ๑.๕ ซม. ก้านใบยาวประมาณ ๕ ซม. ลิ้นใบมีขนครุย
ช่อดอกแบบช่อเชิงลด ออกจากเหง้า ก้านช่อยาว ๙-๒๗ ซม. ช่อดอกกว้าง ๔-๕ ซม. ยาว ๑๐-๑๔ ซม. ประกอบด้วยใบประดับเรียงซ้อนกัน โดยขอบของแต่ละใบเชื่อมติดกันจากโคนขึ้นมาเกือบกลางแผ่น ใบประดับที่ปลายช่อมีสีชมพูเข้มหรือสีแดง รูปขอบขนาน กว้างประมาณ ๒ ซม. ยาว ๖-๗ ซม. ไม่มีดอก ใบประดับที่โคนช่อสีเขียวอ่อน ขอบสีชมพู รูปไข่ กว้างประมาณ ๓.๕ ซม. ยาวประมาณ ๕ ซม. ปลายมน โค้งออกเล็กน้อย มีดอกใบประดับย่อยสีขาวใส กว้าง ๐.๕-๑ ซม. ยาว ๑.๕-๒ ซม. กลีบเลี้ยงสีขาวอมเขียว โคนเชื่อมติดกันเป็นหลอด ยาว ๐.๘-๑ ซม. ปลายหยัก ๓ หยัก และแยกลึกลง ๑ หยักกลีบดอกสีเหลืองอ่อน ส่วนที่เป็นหลอดยาว ๒.๕-๓ ซม. ปลายหลอดแยกเป็น ๓ แฉก รูปขอบขนาน ปลายแฉกสีชมพู แฉกบนกว้างประมาณ ๑.๔ ซม. ยาวประมาณ ๑.๘ ซม. ปลายคุ่ม มีติ่งหนามและมีขน แฉกข้าง ๒ แฉก ขนาดเท่ากัน กว้างประมาณ ๑.๒ ซม. ยาวประมาณ ๑.๖ ซม. ปลายมน เกสรเพศผู้เป็นหมันที่เปลี่ยนเป็นกลีบปากรูปไข่กลับ ปลายเว้าตื้น กว้างประมาณ ๑.๗ ซม. ยาวประมาณ ๒ ซม. สีเหลืองอ่อนและมีแถบสีเหลืองตรงกลางตามยาวแผ่น เกสรเพศผู้ที่เหลือเป็นหมัน รูปขอบขนานกว้างประมาณ ๑ ซม. ยาวประมาณ ๑.๕ ซม. ปลายมนสีเหลืองอ่อน เกสรเพศผู้ที่สมบูรณ์มี ๑ เกสร ก้านชูอับเรณูกว้างและยาวประมาณ ๖ มม. อับเรณูสีขาว ยาวประมาณ ๖ มม. ที่โคนอับเรณูมีเดือยโค้ง ยาวประมาณ ๓ มม. รังไข่อยู่ใต้วงกลีบ ยาวประมาณ ๓-๔ มม. มี ๓ ช่อง แต่ละช่องมีออวุลจำนวนมาก ก้านยอดเกสรเพศเมียเรียวยาวยอดเกสรเพศเมียรูปคล้ายถ้วยขนาดเล็ก
ผลแบบผลแห้งแตก ทรงรูปไข่ เมล็ดมีจำนวนมากรูปกระสวย เยื่อหุ้มเมล็ดเป็นเมือก
ขมิ้นอ้อยเป็นพรรณไม้ต่างประเทศ มีถิ่นกำเนิดในอินเดีย ต่อมามีการปลูกกันแพร่หลายในชวาและมาเลเซียในประเทศไทยมีการปลูกเพื่อใช้เป็นสมุนไพร.