Многолетнее травянистое вьющееся растение до 1 м высотой. Корень клубневидный, цилиндрический. Стебли разветвленные, ребристые. Листья тонкие, овально-сердцевидные, с заостренной верхушкой, 5-8 см длиной и 3-6 см шириной, голые, на длинных черешках. Цветки пестичные и пыльниковые, собраны в простые пазушные кисти, которых обычно насчитывается 1-3; пестичные цветки до 2,5 мм в диаметре, пыльниковые — около 2 мм. Тычинок 6. Коробочки угловатые, обратносердцевидно-округлые. Семена окрыленные по краям.
На Курильских островах цветет в августе, но плодов, видимо, не завязывает.
Диоскорея батат в России распространена только на Курильских островах (Кунашир), где встречается редко, вблизи горячих источников. За пределами России вид широко распространен в Китае, Корее и Японии. В Японии вид известен только в культуре. В естественном состоянии здесь распространен очень близкий вид D.japonica Thunb., отличающийся только формой плода. Диоскорея батат культивировалась японскими поселенцами и на острове Кунашир, поскольку в послевоенное время она была собрана Д.П. Воробьевым на брошенном огороде. Не исключено, что растения из естественных местообитаний принадлежат D.japonica, однако необходимо изучение плодов. В медицинском отношении D. batatas и D. japonic а взаимозаменяемы, поэтому приводимые ниже данные будут касаться обоих видов. Ф.И. Ибрагимов и В.С. Ибрагимова, описывая химический состав и применение в медицине, среди районов распространения диоскореи батат (ямс) указывают Китай, Японию, Филиппины и Бразилию, отмечая при этом, что растение известно только в культуре. Для Китая указывается как очень древняя культура, имеющая большое количество сортов.
В корнях диоскореи батат найдено 7-10% сапонинов, 15,09% углеводов, 0,16% жиров, 2,4% белков, 8% составляют слизи, много муцина и диастазы. Наиболее значимым среди стероидных сапонинов считают диосцин. Образующийся при его гидролизе диосгенин служит источником для получения кортикостероидов, в частности кортизона. Ряд авторов указывает на наличие в клубнях диоскорина, диосцина, сапотоксина, аллантоина, большого набора аминокислот, фруктозы, галактозы, крахмала — до 24,8%, слизистых веществ — 2-2,8%, P2O5 — 0,1-0,18%, K2O — до 1%. В листьях найдена жасмоновая кислота.
Наиболее распространенное применение диоскорея находит в традиционной медицине стран Восточной Азии. В медицинских целях используют клубни в виде порошка или отвара. В Китае D. batatas относят к растениям тонизирующего действия. В составе сложных рецептов в сочетании с Cornus officinalis и Rehmannia chinensis она составляет «ядро» при лечении импотенции, а в сочетании с Poria cocos, Zizyphus jujuba, Paeonia moutan, Rehmannia chinensis и Angelica sinensis — «ядро» при лечении гипертонической болезни. Довольно часто присутствует в рецептах при лечении диабета, при заболевании почек, в частности при нефрите и сопутствующем сердечном заболевании. Кроме того, известно применение диоскореи батат при артрите, ночном недержании мочи, поллюциях, сперматорее и наружно — при фурункулезе и обмораживаниях. Используют растения данного вида и как отхаркивающее средство. В Корее диоскорея (D.japonica) совместно с Aconitum delavaji, Pachyma hoelen, Paeonia suffruticosa и Rehmannia glutinosa входит в «ядро» рецептов для лечения различных заболеваний почек. Препараты диоскореи батат известны как средство, нормализующее холестериновый обмен и применяющееся при атеросклерозе. В составе сложных рецептов корни применяются при заболеваниях желудочно-кишечного тракта — гастрите, расстройстве пищеварения, хроническом воспалении кишечника. Используются растения данного вида и при лечении неврастении, сахарного диабета, недержании мочи, а также наружно при обморожении и фурункулезе. В Японии диоскорея (D. japonicа) совместно с Cinnamomum cassia, Gomus officinalis, Pachyma hoelen, Paeonia moutan и Rehmannia glutinosa входит в «ядро» рецептов при заболеваниях почек и мочевого пузыря. При составлении сложных рецептов тонизирующего действия в китайских прописях указана D. batatas, а в корейских — D. japonica.