Сфагнум — многолетнее растение с сильно ветвящимся стеблем, который может быть довольно плотным у одних видов сфагнума, и мягким, пористым у других. Ветви располагаются на стебле по спирали кластерами, расстояние между которыми ближе к верхушке уменьшается, и они образуют косматую головку (capitulum). Мелкие светло-зеленые листья, покрывающие стебель и ветви, состоят из клеток двух хорошо различимых под микроскопом типов. Узкие зеленые клетки, в которых происходит фотосинтез, соединены концами и образуют сетчатую структуру, в которой происходит движение органических веществ. Между ними находятся крупные прозрачные мертвые клетки, от которых остались только оболочки. Стебель также покрыт снаружи этими клетками. Именно обилие мертвых клеток-резервуаров позволяет сфагнуму долго сохранять запас воды и питать ей живые клетки. Более того, этот запас пополняется: клетки-резервуары, имеющие отверстия, втягивают и конденсируют пары воды из окружающего воздуха.
Cфагнум не имеет ризоидов (тонких нитей, состоящих из одного ряда клеток), которыми другие мхи (например, кукушкин лен) укрепляются в почве и поглощают из нее воду и минеральные вещества. Он впитывает воду всей своей поверхностью.