Клубнекамыш морской является представителем растений из семейства Осоковых, в роду насчитывается от семи до пятнадцати количеств видов. Род представляется растениями травянистого вида имеющими цикл развития многолетников.

У растений имеются длинные корневища ползучего вида , которые заканчиваются клубневидными образованиями небольшими по размеру и крахмалистыми, которые служат началом новым растениям. У растений по одному или по несколько хорошо облиственных стеблей, трёхгранного сечения, на стеблях расположены листья имеющие плоскую или угловатую в сечении форму.

У растений в верхней части стеблей расположены верхушечные соцветия , имеющие головчатую или зонтиковидную форму. Соцветия состоят из колосков, достигающих от четырёх до десяти миллиметров в поперечнике, доходящих числом до восьмидесяти.

Цветки у растения являются обоеполыми, околоцветник образуют от трёх до шести щетинок. Плоды имеют вид трёхгранных орешков, достигающих размеров от двух с половиной до пяти с половиной миллиметров в длину, с воздухоносной тканью, обеспечивающей их положительную плавучесть.