De witte waterlelie is een overblijvende plant, die stevig geworteld zit in de bodem van de meren en plassen waarin hij groeit. Hij heeft een dikke vlezige kruipende stengel en veel zijwortels. De ronde leerachtige bladen en witte bloemen groeien op lange stelen, die direkt uit de kruipende stengel groeien en kun lengte aanpassen aan de diepte van het water. De bloemen zijn opvallend, tot 10 cm in doorsnede en bestaan uit veel groen-witte kroonbladen die naar het midden toe vervangen worden door geel-witte kroonbladachtige meeldraden. Na de bloei zakt de sponsachtige vrucht naar de bodem van het water doordat de steel zich oprolt. Daar splijt hij open om de zaden vrij te laten, die naar de oppervlakte drijven en zich zo verspreiden. De bloeitijd is vanaf half mei tot en met augustus.