Berikut adalah karakteristik khas yang membedakan ubi cilembu dengan ubi jalar yang berasal dari daerah lain:
Ubi Cilembu tumbuh merambat. Bentuk daun menjari dengan pinggir daun rata. Daun muda berwarna hijau keunguan. Daun tua berwarna hijau. Tulang daun berwarna hijau keunguan. Tangkai daun berwarna hijau dengan lingkar ungu pada bagian ujung, dengan panjang 75 - 145 mm. Bunga berwarna putih keunguan. Batang berwarna hijau, dengan panjang 80 - 130 cm.
Kulit umbi berwarna krem kemerahan / kuning. Daging umbi mentah berwarna krem kemerahan / kuning. Daging umbi masak berwarna kuning. Umbi berbentuk panjang dan berurat nyata. Rasa umbi manis dan bermadu, dengan tekstur tidak berair. Rasa sangat manis jika dibakar dalam oven. Bobot bahan kering (rendemen) umbi tinggi.
Umur panen 5 - 7 bulan. Rata-rata menghasilkan produksi 12 - 17 ton/ha, dengan potensi hingga 20 ton/ha. Cocok ditanam pada lahan sawah tadah hujan setelah tanam padi pada ketinggian 800 - 1000 mdpl. Tanaman ini tahan terhadap penyakit scab / kudis (elsinoe batatas), peka terhadap hama lanas / penggerek (cilas formicarius).
Ubi Cilembu memiliki kandungan vitamin A 7.100 IU (international unit). Suatu jumlah yang cukup tinggi untuk perbaikan gizi bagi mereka yang kekurangan vitamin A. Padahal, umbi-umbian jenis lain, kandungan vitamin A-nya hanya berada pada angka 0,001-0,69 mg per 100 gram. Selain vitamin A yang tinggi, juga mengandung kalsium hingga 46 mg per 100 gram, vitamin B-1 0,08 mg, vitamin B-2 0,05 mg dan niacin 0,9 mg, serta vitamin C 20 mg.