Dal punto di vista morfologico, il luppolo è una pianta perenne, dioica.
La parte epigea della pianta deperisce ogni inverno, mentre la parte ipogea rizomatosa, è perenne. La rigenerazione annuale è dovuta alle gemme presenti nella parte alta del rizoma, che producono numerosi getti in primavera. Il rizoma può crescere anche più di un metro durante la stagione vegetativa e a pieno sviluppo le radici possono diffondersi nel terreno fino ad una profondità di 150 cm, per un raggio di 200-250 cm, questo è fondamentale specialmente nei mesi di giugno-agosto per il reperimento delle sostanze nutritive fondamentali per un rapido sviluppo (Mez, 1952). Le radici possono avere andamento orizzontale e verticale. Le prime sono robuste, con numerose ramificazioni fibrose diffuse ad una profondità di 20-30 cm intorno alla pianta, mentre quelle verticali nascono da quelle orizzontali o dai tessuti perenni della base caulinare; sono carnose, irregolarmente ingrossate, fragili, non producono appendici fibrose e raramente ramificano. Lo sviluppo dell’apparato radicale e l’andamento delle radici dipendono essenzialmente dalla natura del terreno ed in minima parte da caratteristiche varietali. Infatti nei terreni non provvisti di adeguato scolo, le radici sono sofferenti e non superano la profondità di 60 cm (Pignatti,1982).
Il fusto è rampicante, può raggiungere anche 15 m di altezza a seconda del sostegno che trova per arrampicarsi, si avvolge in senso orario, attorno ad ogni supporto servendosi di tricomi. Questa caratteristica pone le basi per l’interpretazione dell’etimologia del nome della specie. Lo scrittore e naturalista romano Plinio, descrive questa pianta come lupus salicarius, nel senso di infestante. Lupulus sarebbe il diminutivo di lupus, lupo, per un supposto comportamento aggressivo della pianta. Cosi come il lupo aggredisce e strangola le sue prede, anche il luppolo è in grado di soffocare le piante su cui cresce. Il termine Humulus ha derivazione latina ma il significato è quanto meno dubbio. Humulus si fa discendere dal latino humus nel significato di “terra umida” oppure potrebbe essere un riferimento all’andamento prostrato della pianta. C’è anche però chi fa riferimento a una provenienza germanica dalla voce humall, ma in questo caso le perplessità sono anche maggiori.
La parte epigea della pianta è gracile, cava, prima erbacea e poi legnosa, internamente rivestita da parenchima midollare, esagonale, ramificato, scabro, ricoperto di corti peli rigidi e ricurvi. Queste si ingrossano ma rimangono inattive fino al sopraggiungere della primavera successiva. Il fusto cresce verticalmente, formando 5-6 internodi, per poi iniziare ad avvolgersi su sostegni, formando spirali a raggio costante (Mez, 1952). Il colore del fusto dipende dalla varietà e passa dal rosso violaceo al verde pallido (Mez, 1952). Quando i tralci di luppolo esauriscono i sostegni disponibili per accrescersi ulteriormente in altezza, spuntano germogli orizzontali tra le foglie del fusto principale per formare una rete di steli avvolti tra di loro.
Le foglie del luppolo sono picciolate, hanno margine dentato, con pagina superiore ruvida al tatto e quella inferiore resinosa. La forma delle foglie è variabile da semplice cordata a lobata. Sulla pagina inferiore delle foglie sono presenti le ghiandole resinifere, che producono luppolina, ma non sono sufficientemente abbondanti per destare interesse.
La fioritura del luppolo avviene da giugno a settembre. I fiori si formano dalle gemme ascellari dei tralci e della parte superiore del fusto, quelli staminiferi sono portati in un’infiorescenza a pannocchia lassa pendula; ciascun fiore presenta un perianzio di cinque tepali giallastri verdi fusi alla base e cinque antere su filamenti corti. Le antere hanno un solco in cui sono presenti alcune ghiandole resinifere (Rigoni, 2015).
Di grande interesse è l’infiorescenza femminile (strobilo) che proviene da gemme tonde formatesi all’estremità dei germogli derivati da gemme ascellari. Gli strobili sono verdi, riuniti in un amento ovoidale costituito da breve asse centrale con brattee fogliacee alterne appaiate, che richiamano le strutture vestigiali di foglie scomparse nell’evoluzione ancestrale della pianta; alla base di ognuna sono presenti due bratteole ognuna delle quali ha un piccolo fiore. La superficie delle brattee e bratteole è cosparsa di peli corti e fini. Durante l’estate l’infiorescenza femminile aumenta di dimensione. Il rachide si allunga, le dimensioni di brattee e bratteole aumentano e nella porzione più interna del cono, nella parte inferiore delle bratteole, si sviluppano una grande quantità di tricomi ghiandolari di forma sferica contenenti una resina gialla amara (luppolina), carica di oli e acidi organici. La secrezione resinosa ha inizio prima che appaia il cono. Il numero e le dimensioni di queste ghiandole dipendono prevalentemente dalle differenze genotipiche tra le varietà (Rigoni, 2015). Il legame che unisce la ghiandola alla bratteola oppure al perianzio è molto esile e fragile, è pertanto possibile che la luppolina venga in parte dispersa dal vento. Questo si verifica specialmente durante le fasi di raccolta ed essiccamento. Il seme o il residuo del fiore non fecondato, è avvolto alla base della bratteola. Il frutto è un achenio e la formazione di semi dipende dalla vicinanza di piante maschili che fioriscono contemporaneamente a quelle femminili, dalla direzione del vento che trasporta il polline e dalle condizioni del tempo all’epoca della fioritura.
