ข่าหลวงเป็นไม้ล้มลุกหลายปี ลำต้นใต้ดินเป็นเหง้าขนาดใหญ่ค่อนข้างแข็งและเหนียว มีสีขาวหรือเหลืองอ่อน เส้นผ่านศูนย์กลาง ๒-๓.๕ ซม. มีลำต้นเทียมที่เกิดจากกาบใบเรียงสลับซ้อนกันแน่นและชูเหนือดิน สูง ๑.๕-๓ ม. และขึ้นรวมกันเป็นกอ
ใบเดี่ยว เรียงสลับ รูปขอบขนาน กว้าง ๖-๑๑ ซม. ยาว ๒๕-๖๐ ซม. ปลายเป็นติ่งหนาม โคนรูปลิ่ม ขอบเรียบ บางใส เส้นกลางใบด้านบนเป็นร่อง แผ่นใบเกลี้ยงยกเว้นบริเวณโคนของเส้นกลางใบมีขนสั้น ๆ ก้านใบยาวประมาณ ๑ ซม. ด้านล่างมีขนเล็กน้อย ลิ้นใบรูปสามเหลี่ยม กว้างประมาณ ๔ มม. ยาวประมาณ ๗ มม. มีขนเล็กน้อย
ช่อดอกแบบช่อแยกแขนง ออกที่ยอด ยาวได้ถึง ๓๐ ซม. ประกอบด้วยช่องวงแถวเดี่ยว มีดอก ๔-๕ ดอก เรียงห่าง ๆ อยู่บนแกนช่อ ใบประดับรูปใบหอกแคบถึงรูปใบหอกแกมรูปขอบขนาน บางคล้ายเยื่อ กว้าง ๒-๔ มม. ยาวประมาณ ๒ ซม. ร่วงง่าย ใบประดับย่อยรูปใบหอกลักษณะคล้ายใบประดับแต่ขนาดเล็กกว่า ยาว ๕-๘ มม. ดอกรูปสามเหลี่ยม กลิ่นหอมอ่อน กลีบเลี้ยงสีขาว โคนเชื่อมติดกันเป็นหลอด กว้างประมาณ ๓ มม. ยาวประมาณ ๑ ซม. ปลายแยกเป็น ๓ แฉก รูปสามเหลี่ยม ไม่เท่ากัน แฉกบน ๒ แฉก ยาวประมาณ ๓ มม. แฉกล่างยาวประมาณ ๑ มม. กลีบดอกโคนเชื่อมติดกันเป็นหลอดยาวประมาณ ๑ ซม. ปลายแยกเป็น ๓ แฉก สีเขียวอ่อนปลายขาว ยาวประมาณ ๒ ซม. แฉกบนรูปขอบขนานแคบ กว้างประมาณ ๗ มม. ยาว ๒.๒-๒.๕ ซม. ปลายคุ่ม ขอบกลีบบาง มีขน ด้านในเกลี้ยง แฉกข้าง ๒ แฉก รูปขอบขนานแคบกว่าเล็กน้อย ปลายแหลมคุ่ม กว้างประมาณ ๖ มม. ยาวประมาณ ๒.๒ ซม. โคนกลีบด้านล่างเชื่อมกับโคนกลีบปากประมาณ ๖ มม. เกสรเพศผู้ที่เป็นหมันบางอันเปลี่ยนเป็นกลีบปาก กลีบปากรูปคล้ายช้อนยาวประมาณ ๒.๕ ซม. มีก้าน ส่วนที่เป็นแผ่นยาวประมาณ ๑.๓ ซม. ปลายแยกเป็นแฉกลึกประมาณ ๖ มม. สีขาวและมีขีดสีชมพู ๒ ข้างของเส้นกลางแผ่น ขอบหยักฟันเลื่อยไม่เป็นระเบียบ เกสรเพศผู้ที่เป็นหมันที่เหลือลดรูปเป็นรูปลิ่มแคบขนาดเล็กมากหรือเป็นเส้นบาง สีแดง เกสรเพศผู้ที่สมบูรณ์มี ๑ อัน ก้านชูอับเรณูยาว ๑.๔-๑.๘ ซม. มีขนต่อมปกคลุม ติดที่ฐานของอับเรณู อับเรณูยาวประมาณ ๙ มม. สีเหลือง ไม่มีหงอน รังไข่อยู่ใต้วงกลีบ รูปไข่กลับ กว้างประมาณ ๓ มม. ยาว ๕-๖ มม. มี ๓ ช่อง แต่ละช่องมีออวุลจำนวนมาก
ผลแบบผลแห้งแตก รูปค่อนข้างกลม เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๑ ซม. สีส้มแดง เมล็ดมี ๕-๙ เมล็ด สีน้ำตาลอมดำ รูปกึ่งพีระมิด มีเส้นใยและมีเมือกปกคลุม
ข่าหลวงมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทั่วทุกภาค ที่ความสูงตั้งแต่ระดับน้ำทะเลจนถึง ๑,๓๐๐ ม. ออกดอกตลอดปี ในต่างประเทศพบที่จีน อินเดีย ฟิลิปปินส์ ชวา บอร์เนียว ภูมิภาคอินโดจีน และมีการปลูกกันทั่วไปในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
เหง้านำมาใช้มากในการปรุงแต่งรสอาหารและใช้เป็นสมุนไพร.