山药是缠绕草质藤本。块茎长圆柱形，垂直生长，长可达1米多，断面干时白色。

茎通常带紫红色，右旋，无毛。单叶，在茎下部的互生，中部以上的对生，很少3叶轮生;叶片变异大，卵状三角形至宽卵形或戟形，长3-9(-16)厘米，宽2-7(-14)厘米，顶端渐尖，基部深心形、宽心形或近截形，边缘常3浅裂至3深裂，中裂片卵状椭圆形至披针形，侧裂片耳状，圆形、近方形至长圆形;幼苗时一般叶片为宽卵形或卵圆形，基部深心形。叶腋内常有珠芽。雌雄异株。

雄花序为穗状花序，长2-8厘米，近直立，2-8个着生于叶腋，偶而呈圆锥状排列;花序轴明显 地呈"之"字状曲折;苞片和花被片有紫褐色斑点;雄花的外轮花被片为宽卵形，内轮卵形，较小;雄蕊6。雌花序为穗状花序，1-3个着生于叶腋。