Многолетнее, травянистое растение, встречается в озерах, прудах, старицах, а также в проточных водах заливов и заводях рек.

Корневище с крепкими веревковидными придаточными корнями. Листья простые, длинночерешковые, плавают на поверхности воды. Пластинка листа округло-яйцевидная, крупная с глубокой выемкой при основании, снизу часто красновато-фиолетовая, сверху темно-зеленая с кутикулой; устьица расположены на верхней стороне.

Цветки кувшинки на длинных цветоножках, одиночные, крупные (в диаметре 6 - 12 см ), правильные, с двойным околоцветником. Чашечка из 4 зеленых чашелистиков, не опадающая после цветения. Основание чашечки четырехгранное. Венчик состоит из большого числа свободных белых лепестков. Тычинки свободные, их много. Пестик крупный, с вогнутым, почти цельнокрайним рыльцем (8 - 15, реже 20 лучей ).

Завязь полунижняя, позднее превращаясь в мясистый многосемянной плод, созревающий под водой, так как цветоножка после цветения спирально закручивается, и завязь погружается в воду. Околоплодник сгнивает, а черные семена, снабженные особым покрывалом, наполненным воздухом, всплывают и увлекаются током воды. Распространяются семена и водоплавающими птицами.

Кувшинка обладает интересными биологическими особенностями: цветки ее раскрываются около 7 ч утра, а закрываются к 19 ч, в дождливую погоду цветки обычно остаются закрытыми. Один плавающий лист несет более 11 млн. устьиц. Фиолетовая окраска нижней стороны плавающего листа обусловлена пигментным антоцианом, который поглощает те лучи, которые пропускает хлорофилл, превращая световую энергию в тепло; Нагревается пластинка, и этим увеличивается испарение, а, следовательно, прохождение большего количества воды через все тело кувшинки.

Длина цветоножки и черешка листа зависит от толщи воды: чем глубже водоем, тем они длиннее.

Корневище кувшинки богато крахмалом, в свежем или отваренном виде может идти на корм животным. Все вегетативные части кувшинки содержат дубильные вещества.