La posidonie est une plante aquatique vivace, pouvant mesurer de 30 à 80 cm de haut, à rhizome épais, brun et fibreux. Les feuilles en rosette sont linéaires, planes, à nervure parallèle. La floraison est rarissime et lorsqu'elle fleurit elle produit une inflorescence lâche, en forme d'ombelle, constituée de quelques courts épis munis à leur base d'une bractée. La floraison se produit à l'automne et donne des fruits appelés olives de mer qui, après s'être détachés de la plante flottent et s'échouent sur les plages entre mai et juin.