จำปีสิรินธรเป็นไม้ต้น สูงได้ถึง ๒๕ ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง ๐.๕-๑.๕ ม. เปลือกหนา สีน้ำตาล แตกเป็นร่องลึกตามยาว มีกลิ่นฉุน แตกกิ่งในระดับสูง ทรงพุ่มกลมโปร่ง กิ่งอ่อนมีขนประปราย มีช่องอากาศเป็นปุ่มนูนใบเดี่ยว เรียงเวียน รูปรี กว้าง ๗-๑๐ ซม. ยาว ๑๔-๒๐ ซม. ปลายมน โคนมนถึงรูปลิ่ม ขอบเรียบ ใบอ่อนค่อนข้างบางและเหนียว สีเขียวอ่อนเป็นมัน ใบแก่แข็งและกรอบ เส้นแขนงใบข้างละ ๑๐-๑๒ เส้น เห็นไม่ชัดทั้ง ๒ ด้าน ปลายเส้นเชื่อมก่อนถึงขอบใบประมาณ ๔ มม. เส้นใบย่อยแบบร่างแห เห็นชัดทั้ง ๒ ด้าน ก้านใบยาว ๒.๕-๔ ซม. หูใบหุ้มยอดอ่อนและเชื่อมติดกับก้านใบร่วงง่าย มีรอยแผลของหูใบบนก้านใบ ยาว ๑.๔-๒.๕ ซม.

 ดอกเดี่ยว ออกตามซอกใบ กลิ่นหอมอ่อน มีกาบหุ้มดอก ๒-๓ กาบ เกลี้ยง ก้านดอกยาว ๑.๔-๒.๒ ซม. มีขน กลีบรวม ๑๒-๑๕ กลีบ สีขาว ลักษณะคล้ายกัน เรียงเป็น ๓-๕ ชั้น ชั้นละ ๓ กลีบ แต่ละกลีบอวบหนา รูปขอบขนานแกมรูปไข่กลับถึงรูปช้อนเรียวแคบกว้าง ๑.๒-๑.๕ ซม. ยาว ๔.๕-๕ ซม. กลีบชั้นนอกกว้างและยาวกว่ากลีบชั้นในเล็กน้อย เกสรเพศผู้จำนวนมาก ยาว ๐.๖-๑.๒ ซม. ก้านชูอับเรณูยาว ๓.๕-๔.๕ มม. อับเรณูหันเข้าด้านใน เรียงเป็นวงล้อมรอบโคนแกนฐานดอกรูปทรงกระบอก รังไข่อยู่เหนือวงกลีบ มี ๒๕-๓๕ รังไข่ แยกจากกันเป็นอิสระ เรียงเวียนบนแกนฐานดอกเป็นรูปทรงกระบอก สีเหลืองอ่อนอมเขียว ยาว ๑.๒-๒ ซม. แต่ละรังไข่มี ๑ ช่อง มีออวุล ๒-๖ เม็ด ก้านยอดเกสรเพศเมียสั้นมาก ยอดเกสรเพศเมียเป็นสันโค้ง

 ผลแบบผลกลุ่ม เป็นช่อยาว ๖-๘.๕ ซม. ก้านช่อผลยาว ๒-๒.๕ ซม. ผลย่อยแบบผลแห้งแตกแนวเดียว มี ๑๕-๒๕ ผล ก้านผลย่อยสั้นมาก ผลย่อยรูปทรงกลมหรือทรงรูปไข่กลับถึงรูปทรงรี กว้าง ๑-๑.๒ ซม. ยาว ๑.๒-๑.๕ ซม. เปลือกบาง เรียบ สีน้ำตาลอมดำ มีช่องอากาศนูนเด่นสีขาว เมล็ดรูปทรงกลมค่อนข้างรีกว้าง ๓-๕ มม. ยาว ๔-๖ มม. สีแดง มี ๑-๖ เมล็ด

 จำปีสิรินธรเป็นพรรณไม้ถิ่นเดียวของไทยและมีแนวโน้มใกล้สูญพันธุ์ มีเขตการกระจายพันธุ์ทางภาคกลาง ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และภาคตะวันออกพบขึ้นตามป่าดิบบนพื้นที่ชุ่มน้ำจากแหล่งน้ำซับเชิงเขาหินปูน ที่สูงจากระดับทะเล ๕๐-๑๐๐ ม. ออกดอกเดือนเมษายนถึงพฤษภาคม ผลแก่เดือนกันยายนถึงตุลาคม.