Кутра конопляная имеет крупное, толстое, вертикальное корневище, переходящее в более тонкий стержневой корень. От главного корня отходят горизонтальные побеги, длиной до 2-4 метров. На них расположены почки, из которых развиваются надземные стебли. Корневища и корни длиной 5-15 см, шириной 0,5-1,5 см, продольно-морщинистые, тёмно-бурого или красновато-бурого цвета, на изломе слабоволокнистые или гладкие, с узкой серовато-белой корой и широкой светло-жёлтой древесиной. Запах слабый. Стебли кутры сильно волокнистые, вертикальные, ветвистые, 1-1,5 метра в высоту. Листья короткочерешковые, яйцевидные, короткозаострённые, цельнокрайние, голые, с восковым налетом, реже - короткоопушенные, снизу более светлые. Расположены супротивно, иногда очередно. Соцветия у кутры коноплёвой метельчатые, состоящие из малоцветковых щитков, располагающихся на верхушке главного стебля и ветвей. Прицветники ланцетные, по краю пленчатые. Чашечка глубоко пятинадрезанная с ланцетными или яйцевидно-продолговатыми опушенными, серо-лиловыми или бледно-зелеными долями. Венчик цилиндрически-колокольчатый, почти до половины пятинадрезанный, розовый или беловатый, с 5 мелкими зубцевидными придатками в трубке венчика. Тычинок 5, с опушенными короткими нитями, прикрепленными к основанию трубки венчика и стреловидными пыльниками. Тычинки сходятся пыльниками над пестиками и плотно сцепляются со срединной частью рыльца. Пестик кубаревидный с полунижней завязью, образованной из 2 плодолистиков, соединенных общим крупным сидящим эллипсоидальным рыльцем, у основания тычинок расположены светлые мясистые нектарники. Плод состоит из 2 удлиненных цилиндрических, на верхушке заостренных, саблевидноизогнутых листовок, длиной 5-20 см, раскрывающихся по брюшному шву. Окраска плодов варьирует от желтой до грязно-фиолетовой или вишнево-красной. Семена многочисленные, продолговатые, коричневые, ребристые, с клиновидным основанием, усеченной верхушкой и легко опадающим хохолком, длиной 1,5-2 см, состоящим из шелковистых волосков. Цветет с июня по август, плодоносит в сентябре-октябре.