Vegetative Merkmale
Der Knollige Kälberkropf ist eine zweijährige krautige Pflanze und erreicht Wuchshöhen von 0,8 bis 2 Metern.
Der Stängelknoten, eine Hypokotyl-Knolle, ist kropfartig verdickt, daher der Trivialnamen Knolliger Kälberkropf. Die Hypokotyl-Knolle dient als Gemüse. Sie ist kegelig bis kugelig, wird etwa 3 bis 6 cm dick, 1,5 bis 10 cm lang, 140 bis 200 g schwer und besitzt eine graue Oberfläche; viele bleiben jedoch kleiner. Die Form erinnert an kleine kurze Karotten. Die Hypokotyl-Knolle wird zur Blütenbildung aufgebraucht, ist nicht ausdauernd und stirbt nach der Samenbildung ab.
Der hohle, stielrunde Stängel ist glatt, am Grund borstig bis zottig behaart und rotgefleckt, oberseits kahl, meist bläulich bereift, rötlich überlaufen und unter den Knoten verdickt.
Die Laubblätter sind zwei- bis vierfach fiederschnittig, unten gestielt und am Rand und auf den Nerven behaart. Die oberen sind sitzend und mit erheblich schmaleren Blattabschnitten als die unteren versehen. Die Blattabschnitte 1. Ordnung sind dreieckig-eiförmig und zugespitzt, die Zipfel letzter Ordnung schmal-lanzettlich bis linealisch, ganzrandig und mit feinen, weißen Spitzchen ausgestattet.
Generative Merkmale
Der Knollige Kälberkropf blüht erst im zweiten Jahr von Juni bis August. Der doppeldoldige Blütenstand besitzt 15 bis 20 kahle, ungleich lange Strahlen. Die Hülle fehlt oder ist wenigblättrig vorhanden. Die fünf bis sechs Hüllchenblätter sind linealisch-lanzettlich, weißhautrandig und zum Teil ungleich lang.
Die Blüten sind zwittrig. Die Kronblätter sind weiß, rundlich verkehrt-eiförmig bis quer-elliptisch, etwa bis zur Hälfte eingeschnitten und am Grund zusammengezogen.
Die bei Reife gelblich-dunkelbraune und gestreifte Frucht ist bei einer Länge von 4 bis 6 Millimetern linealisch-länglich bis schmal-kegelförmig.
Die Chromosomenzahl beträgt 2n = 22.