Содержащая сапонины подземная часть мыльнянки лекарственной состоит из большого количества коротких, узловатых, продольно-морщинистых корневищ толщиной 1,5-6 мм, в узлах которых расположены супротивные почки. Собственно корни имеют слегка изогнутую цилиндрическую форму, покрыты бороздками, диаметр их достигает 1 см. Снаружи цвет корневищ красновато-бурый, в изломе желтовато-белый.
Наиболее активной рост корневой системы наблюдается в течение второго года жизни и достигает максимума к концу третьего сезона. К этому времени корни расползаются во все стороны на значительные расстояния. Между прочим, по этой причине не рекомендуется высаживать мыльнянки вблизи прудов и культурных водоёмов: попав в воду, корни начинают выделять в неё сапонины, токсичные для насекомых, лягушек и рыб. Да и само растение предпочитает сухие песчаные почвы и лучше растёт в засушливых условиях, чем в переувлажнённых.
Несмотря на постепенное увеличение площади, захватываемой корнями, общая масса их после третьего вегетативного сезона почти не растёт, а содержание сапонинов постепенно падает. При экспериментальном выращивании мыльнянки лекарственной в условиях Приморского края Российской Федерации уже на второй год учёным удалось получить урожай корней в 10 тонн с гектара, при этом массовая доля содержавшихся в них сапонинов составляла 26-35%. В дальнейшем оба показателя почти не увеличивались. Было также замечено, что при сборе урожая корней в осенний период токсичность сапонинов бывает минимальной, в то время как летом, в период закладывания бутонов, она достигает максимума. Это важное наблюдение позволяет расширить область применения природных сапонинов в промышленности: малотоксичные формы чаще всего используются для производства пищевых эмульгаторов, более токсичные находят применение в медицине, косметике и парфюмерии4.
Что касается надземной части, то она включает в себя практически прямостоячий стебель высотой от 30 до 90 см, внизу простой и голый, в верхней части ветвистый и опушённый, на разрезе - округлый. Иногда на нём можно заметить красные полосы и крапины.
Форма супротивных листьев овально-ланцетная или эллиптическая, слегка заострённая на концах. Длина листовых пластинок составляет 5-12 см, ширина - 1-4 см. Края острошероховатые, иногда коротко опушённые, на поверхности хорошо различимы три или пять жилок, идущих по всей длине листа. Нижние листья короткочерешковые, верхние - сидячие.
Соцветие щитково-метельчатое, рыхлое, расположенное на вершине стебля. Радиально-симметричные обоеполые цветки сидят на укороченных цветоножках. Чашечка цилиндрическая, коротко опушённая, с пятью неравными остроконечными зубцами, её длина 15-18 мм, ширина - 4-5 мм. По мере старения цветков чашечка понемногу краснеет. Прицветники линейно-ланцетовидные. Лепестков пять, чаще всего они белые, но бывают и розовые, с продолговато-яйцевидными, выемчатыми или целыми отгибами, при основании с двумя небольшими придатками. Тычинок десять, столбиков два.
Цветение продолжается с июня по сентябрь. Как и у большинства других мыльнянок и смолёвок, цветки мыльнянки лекарственной открываются и начинают источать аромат к вечеру, когда появляются ночные бабочки и мотыльки - их главные опылители. Срок жизни одного цветка составляет три дня. Пыльца начинает врабатываться на вторую ночь, а рыльца окончательно развиваются лишь к концу третьей. Несмотря на многочисленные приспособления, способствующие перекрёстному опылению, большая часть плодов завязывается в результате самоопыления.
Плод - продолговато-яйцевидная одногнёздная коробочка, содержащая большое количество семян. По созревании она вскрывается четырьмя зубчиками. Семена мелкие, почковидные, бородавчатые, цвет их чёрный с матовым отливом5. Вес 1000 семян составляет в среднем 1,5-1,9 г. После созревания, которое приходится на август-сентябрь, семена находятся в состоянии покоя и не способны к прорастанию. Для пробуждения им необходим как минимум месячный период воздействия низких температур и повышенной влажности. Под влиянием холода и влаги твёрдая оболочка семян трескается и начинается рост эмбриона, ускоряющийся с приходом весны, когда появляется доступ к свету и минеральному питанию.
Помимо размножения семенами, растение способно распространяться вегетативно при помощи ползучего ветвистого корневища. Отрезанный кусок корневища, случайно перемещённый вместе с землёй, в благоприятных условиях даёт новое растение.