葉柄は長く、葉は対生です。縁は全縁で、基部に窪みがあり、葉先に向かって5本の葉脈が伸びます。形状はオニドコロに似ていますが、丸みはなく三角状です。蔓はZ巻きです。
葉腋から細長い穂状花序を直立させます。雌雄異株で、こちらは雄株です。小さな白い球状の雄花を多数つけています。花被片は6枚ありますが、平開しません。
こちらは雌花です。葉腋から垂れ下がる雌花序に、白い雌花を下向きにつけます。子房は下位で、内部は3室に分かれています。成熟すると、3枚の翼状構造が形成されます。
葉腋にむかごがついています。地面に落ちると芽を出して成長します。種子ではなく、栄養繁殖によってクローンを作る器官で、地下の芋による繁殖と同じしくみです。
秋が深まり、ヤマノイモも真っ黄色に色づいています。周囲では、エビヅルやサルトリイバラなどの蔓植物もさまざまな色に染まり、美しい景色を見せています。
果実はオニドコロに似ていますが、長円形ではなく円形です。蒴果であり、平たい3枚の翼状構造を持ちます。各室には膜状の翼が付いた薄い種子が1つずつ入っています。