ช้ามะยมดอยเป็นไม้พุ่ม สูง ๐.๕-๒ ม. กิ่งก้านคดไปมา มีขนต่อมหยาบแข็งตามกิ่งและก้านใบ
ใบเดี่ยว เรียงเวียน รูปไข่ รูปรี หรือรูปใบหอกแกมรูปขอบขนาน กว้าง ๒-๖.๕ ซม. ยาว ๔-๑๔.๕ ซม. ปลายเรียวแหลมหรือยาวคล้ายหาง โคนมนถึงกลมหรือค่อนข้างเป็นรูปหัวใจ ขอบจักฟันเลื่อย แผ่นใบบางคล้ายกระดาษ พบบ้างที่ค่อนข้างหนา ด้านล่างมีขนสากสั้น ๆ บางครั้งมีปุ่มเล็กสาก ใบมักมีสีเขียวอมม่วงแดง เส้นแขนงใบข้างละ ๓-๔ เส้น นูนทางด้านล่างค่อนข้างเป็นร่องทางด้านบน เส้นใบย่อยแบบร่างแหก้านใบยาว ๓-๘ มม.
ช่อดอกแบบช่อกระจะ ออกตามซอกใบ ยาว ๓-๑๐ ซม. มีดอก ๔-๑๒ ดอก บางครั้งพบเพียง ๑ ดอก ช่อเรียว แกนกลางช่อดอกมักคดไปมา มีขนนุ่ม ใบประดับรูปใบหอกแกมรูปสามเหลี่ยม ยาวประมาณ ๒.๕ มม. ก้านดอกยาว ๓-๙ มม. โค้ง มีขนนุ่ม ใบ
ผลแบบผลแห้งแตก รูปทรงกลมหรือกลมแบนเส้นผ่านศูนย์กลาง ๔-๗ มม. สีดำอมม่วง มีขนนุ่มมีกลีบเลี้ยงติดทน เมล็ดเล็ก มีจำนวนมาก
ช้ามะยมดอยมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคเหนือ พบบนที่โล่งชายป่าดิบเขา ที่สูงจากระดับทะเล ๒,๐๐๐-๒,๕๐๐ ม. ออกดอกและเป็นผลเกือบตลอดปี ในต่างประเทศพบที่จีน.