水盾草多年生水生草本，根系发达，细根多。细长，具分枝，幼嫩部分有短柔毛。节上生根。叶对生或轮生，稀互生，有柄。叶2型。沉水叶对生，圆扇形，长0.8-1.2厘米，宽1-1.5厘米，掌状分裂，裂片3-4次2叉分裂，裂片狭线形或丝状。浮水叶少数，在花枝顶端互生，狭椭圆形或近圆形，长6-12毫米，宽3-5毫米，全缘，盾状着生。花单生枝上部叶腋。小，白、黄、稀紫色。萼片3片，花瓣状。花瓣3片，近基部有橙色腺斑，两侧常有瓣耳。雄蕊3-6枚，花药外向，纵裂。心皮2-6个。花各部均离生。果实革质，不开裂，具1-3粒种子。种子无成熟的胚。