Isotalvikki kasvattaa rönsyilevän maavarren, josta nousee 10–30 cm korkeita lehdettömiä kukkavarsia. Lehdet kasvavat
kukkavarsien juurella ruusukkeina lähellä maanpintaa. Ruusukelehdet
talvehtivat vihreinä. Lehdet ovat 1–5 cm pitkiä, paksuhkoja, sileitä ja
pyöreähköjä. Lehden ruoti on siipipalteeton. Kukinto on pysty terttu. Valkoiset tai vihertävän valkoiset kukat ovat nuokkuvia, ja kukkien punertava emi on selvästi näkyvillä. Isotalvikki kukkii kesä-elokuussa. Isotalvikki elää sienten kanssa symbioosissa, ja saa ravintonsa sienijuurillaan.
Isotalvikista tunnetaan useita alalajeja, joista Fennoskandiasa esiintyy kolme: nimilaji etelänisotalvikki (ssp. rotundifolia), pohjanisotalvikki (ssp. norvegica) sekä dyyni-isotalvikki (ssp. maritima). Alalajit erottaa toisistaan lähinnä kokonsa puolesta sekä lehtien muodosta. Isotalvikki voi risteytyä pikkutalvikin kanssa niiden yhteisillä kasvupaikoilla |