ขมิ้นนางมัทรีเป็นไม้พุ่ม สูง ๑-๒ ม. กิ่งอ่อนและช่อดอกมีขนสั้นนุ่ม
ใบเดี่ยว เรียงเวียน รูปหัวใจ กว้าง ๕-๑๔ ซม. ยาว ๕-๑๕ ซม. ปลายแหลมถึงเรียวแหลม โคนหยักเว้ามีขนสั้นนุ่มทั้ง ๒ ด้าน ด้านล่างมีขนมากกว่าด้านบน เส้นแขนงใบข้างละ ๕-๗ เส้น ก้านใบยาว ๑.๕-๕ ซม. หูใบเรียว ยาว ๓-๕ มม. ร่วงง่าย
ช่อดอกแบบช่อแยกแขนง ออกตามง่ามใบและปลายกิ่ง ยาว ๕-๒๐ ซม. แต่ละช่อย่อยมีใบประดับหุ้ม ใบประดับสีน้ำตาลอ่อน รูปไต กว้าง ๓-๔ ซม. ยาวประมาณ ๓ ซม. ดอกรูปดอกถั่ว สีเขียวอมเหลืองถึงเหลืองอ่อน ยาวประมาณ ๑ ซม. ก้านดอกยาว ๒-๓ มม. กลีบเลี้ยงยาวประมาณ ๗ มม. โคนติดกันเป็นรูปถ้วยสั้น ๆ ปลายแยกเป็น ๕ แฉก กลีบดอก ๕ กลีบ กลีบกลางรูปไข่ปลายเว้าเล็กน้อย กว้างประมาณ ๖ มม. ยาวประมาณ ๘ มม. กลีบคู่ข้างรูปแถบ กลีบคู่ล่างติดกันเป็นรูปเรือโค้งปลายมน เกสรเพศผู้ ๑๐ อัน ก้านชูอับเรณู ๙ อัน ติดกันเป็นแผ่น รังไข่อยู่เหนือวงกลีบ รูปรี มีขน มี ๑ ช่อง มีออวุล ๑-๒ เม็ด
ผลแบบผลแห้งแตกสองแนว รูปขอบขนาน โป่งพอง กว้าง ๖-๗ มม. ยาว ๑-๑.๒ ซม. มีขนสั้น มี ๑-๒ เมล็ด เมล็ดรูปไข่แกมรูปไต กว้างและยาวประมาณ ๔ มม. สีน้ำตาลเข้มถึงดำ
ขมิ้นนางมัทรีมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงใต้ และภาคตะวันตกเฉียงใต้ ขึ้นในป่าเบญจพรรณ ที่สูงจากระดับน้ำทะเล ๒๐๐-๑,๑๐๐ ม. ในต่างประเทศพบที่อินเดีย พม่า ลาว และกัมพูชา.