Knoldet Brunrod er en opret, urteagtig plante med en firkantet, svagt håret stængel og modsat stillede blade. Bladene er hele med en dobbelt savtakket rand, hvor oversiden er glat og græsgrøn, mens undersiden er lysere og næsten grågrøn. Planten kan blive mellem 30 og 100 cm høj, afhængigt af lys og jordbund, og den udvikler en tyk, vandret jordstængel med grove rødder, der giver den en robust fremtoning.
Blomsterne sidder i tætte, endestillede toppe og er 5-tallige med en uregelmæssig form. Underlæben er grøngul, mens overlæben er brunlig, og bægerfligene er afrundede. Blomsterne dukker op i pæne klaser hen over sommeren, men sjældent mange ad gangen. Deres farve og form giver planten en naturlig skønhed midt i haven.