จำปีศรีเมืองไทยเป็นไม้ต้น สูง ๒๐-๓๐ ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง ๓๐-๗๐ ซม. เปลือกหนา สีน้ำตาลปนเทา มีช่องอากาศเป็นขีดยาว มีกลิ่นฉุน แตกกิ่งในระดับสูง ทรงพุ่มกลม โปร่ง กิ่งอ่อนมีขนาดเล็ก เกลี้ยง

 ใบเดี่ยว เรียงเวียน รูปรี กว้าง ๓.๕-๕ ซม. ยาว ๑๐-๑๓ ซม. ปลายเรียวแหลม โคนรูปลิ่มหรือสอบเรียวขอบเรียบ ใบอ่อนหนาและเหนียว สีเขียวเข้มเป็นมันใบแก่แข็งและเหนียว ด้านล่างมีนวล เส้นแขนงใบข้างละ ๑๒-๑๔ เส้น ด้านบนเป็นร่อง ปลายเส้นเชื่อมกันห่างจากขอบใบ ๒-๖ มม. เส้นใบย่อยแบบร่างแห เห็นชัดทั้ง ๒ ด้าน ก้านใบเรียว ยาว ๑.๕-๒ ซม. หูใบหุ้มยอดอ่อนและเชื่อมติดกับก้านใบตลอดความยาวก้านร่วงง่าย รอยแผลของหูใบยาวเท่าก้านใบ

 ดอกแยกเพศต่างต้น ออกเดี่ยวตามยอด กลิ่นหอมแรง ดอกเพศผู้มีกาบหุ้มดอก ๑ กาบ ก้านดอกเรียวยาว ๒-๓ ซม. เกลี้ยง กลีบรวม ๕-๗ กลีบ สีขาว แต่ละกลีบอวบหนา รูปไข่กลับ กว้าง ๐.๕-๑.๒ ซม. ยาว ๒.๕-๓.๕ ซม. เกสรเพศผู้จำนวนมาก ยาว ๑.๕-๑.๘ ซม. อับ

 ผลแบบผลกลุ่ม รูปทรงกลม เส้นผ่านศูนย์กลาง ๒.๕-๓.๕ ซม. เมื่อแก่เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล ก้านช่อผลยาว ๓-๔.๒ ซม. ผลย่อยแบบผลแห้งแตกแนวเดียวเบียดชิดกันแน่น เมล็ดรูปทรงกลมค่อนข้างรี ยาว ๑.๕-๑.๗ ซม. มี ๑-๒ เมล็ด

 จำปีศรีเมืองไทยเป็นพรรณไม้ถิ่นเดียวของไทยมีเขตการกระจายพันธุ์ทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือภาคตะวันออก และภาคตะวันตกเฉียงใต้ พบขึ้นตามป่าดิบชื้นจนถึงป่าดิบเขา ที่สูงจากระดับทะเล ๖๐๐-๑,๑๕๐ ม. ออกดอกเดือนเมษายนถึงพฤษภาคม ผลแก่เดือนตุลาคม.