Kæmpe-balsamin er en enårig plante, der bliver 50-250 cm høj. Dens rødlige stængel er kraftig, grenet, saftig og sprød. Bladene er modsat kransstillede, lancetformede med takket bladrand og bliver 5-25 cm lange med karakteristiske kirtler. Blomsterstanden rummer 5-12 vinrøde eller hvide blomster, som bliver 25-40 mm lange. Det bagerste bægerblad er rødligt med mørke prikker og en kort spore. Blomsterne dufter og er attraktive for bier og humlebier. Kæmpe-balsamin har en 1.5-3.5 cm lang kapsel, der springer op, når den er moden, og dermed spredes frøene. I hver kapsel er der ca. 16 frø, der er 4-7 mm lange og 2-3 mm brede.