Корневище кубышки японской длинное ползучее, в диаметре может достигать 4,5 см.
Имеет листья трёх типов: нижние, или подводные, (прикорневые) листья, верхние плавающие листья, верхние воздушные листья. Нижние листья сидят на черешках длиной 11—39 см, листовая пластинка гофрированная со светло-зелёными почти прозрачными краями, иногда на верхушке с выемкой. Верхние плавающие листья обладают черешками около 70 см длиной. Пластинка листа плотная, кожистая, тёмно-зелёная, имеет длину 17—28 см и ширину 12—15 см, на верхушке удлинённая и закруглённая. Верхние воздушные листья имеют пластинку тёмно-зелёного цвета, расположенную горизонтально и возвышающуюся на 7—24 см над поверхностью воды. В верхней части листовая пластинка удлинённая и закруглённая с двух сторон.
Цветки обычно жёлтые, однако существует форма кубышки японской с красновато-коричневыми листьями и красными цветками. Цветки 3—5 см в диаметре, на длинных (до 80 см) цветоножках. Чашелистиков пять, с обеих сторон жёлтых, до 2,5 см длиной и 1,5—2 см шириной. Лепестков 13—14, овальных, узких, 0,6 см длиной и 0,2—0,3 см шириной. Тычинок много (от 90 до 97); пыльники составляют более половины длины тычинки. Завязь состоит из 10—15 выемчатых по краю плодолистиков.
Растение иногда используют в качестве солитера, высаживаемого на среднем или заднем планах аквариума. Кубышку японскую выращивают также в оранжерейных и приусадебных прудах.
Кубышка довольно легко переносит жёсткую воду. При небольшом недостатке света и питательных веществ растение образует плотную розетку из светло-зелёных широких волнистых листьев высотой 25—35 см. Наиболее благоприятная обстановка для кубышки японской — богатый гумусом грунт, яркое освещение, температура от 18 до 22 °С.
