Kæmpe-pileurt kan blive 3-4 m høj og danner ofte meget tætte bestande med ca. 80 skud pr. m2. De ofte rødlige stængler er oprette, kantede-furede, hule og bambusagtige, med spredte blade. Bladene er tilspidset ovale med hjerteformet grund og ca. 15-30 cm lange. Bladenes midtribbe er ofte rød. Planten blomstrer fra august til oktober. Blomsterne er gulgrønne og fremkommer i tætte aks med 4-5 mm. store frugter. Om vinteren vil kæmpe-pileurt fremstå ”nøgen” uden blade. Den har ligesom Japan-pileurt et stort og vidtforgrenet rodnet, der kan nå mere end 2 meter ned i jorden og op til 7 meter ud fra plantens centrum.