Tähtitalvikki kasvattaa 5–12 korkean pystyn varren. RuusekemaisestiRuusukemaisesti varren tyvellä olevat lehdet kasvavat vastakkain. Lehdet ovat 1–1,5 cm pitkiä, vastapuikean pyöreitä, pyöreäkärkisiä ja matalaan sahalaitaisia. Lehdet talvehtivat vihreinä. Kukkavana on yksisuomuinen ja sen kärjessä on yksi nuokkuva, hyväntuoksuinen kukka. Viisi valkoista terälehteä muodostavat noin kaksi senttiä leveän näyttävän kukan. Tähtitalvikki kukkii Suomessa kesä-heinäkuussa.<ref name="RETKEILYKASVIO">Retkeilykasvio 1998, s. 214.</ref>
