Storvassoleie er en ettårig eller flerårig vannlevende plante. Stilken er grønn eller beinhvit og kan bli opptil to meter lang.


Bladene er av to ulike typer; finflikete undervannsblader med linjeformede hårfine filker, og flyteblader med 3-7 grunne fliker. Det enkelte individ kan ha begge bladtyper, eller bare den ene typen.

Storvassoleie blomstrer fra mai til september med hvite blomster (15-20mm) som sitter enkeltvis på lange fruktstilker (5-15cm). Blomstene har overlappende kronblad med pæreformede nektarier.

Planten vokser på grunt vann i sjøer, dammer, diker og grøfter med langsomt rennende vann. Storvassoleie kan påtreffes i hele landet, men er vanligst i østlige deler av Østlandet.