L'Osmonde royale est une grande fougère en touffe (0,5 à 1,5 m de diamètre) de couleur vert clair. La souche, épaisse, est constituée d'un rhizome dressé.
Les frondes peuvent atteindre 2 m de long et elles sont bipennées. Les divisions primaires sont presque opposées et les divisions secondaires (folioles) sont lancéolées, entières et parfois légèrement denticulées.
Les frondes sont de deux types : certaines sont entièrement stériles et d'autres sont fertiles avec, au sommet, une panicule de sporanges de couleur beige rosé à brun roux, globuleux, dérivant de la transformation des folioles. Les sporanges ne sont pas protégés par une indusie. Les frondes fertiles portent parfois à la base quelques folioles stériles.
La sporulation a lieu de mai à juillet. Les spores sont disséminées par anémochorie.
Chaque année, au printemps, l'Osmonde royale renaît des bourgeons de sa tige souterraine. De nouvelles crosses, élevées et cassantes déroulent lentement leur tête laineuse.
En été, les frondes issues du même pied portent côte à côte des feuilles à sporanges et des feuilles stériles. Celles portant les sporanges, plus trapues et épaisses, sont granuleuses. Alors que les pennes stériles demeurent à la base, la partie fertile de la feuille avec ses panicules dressés au sommet, légers, d'une jolie couleur beige rosé, simule si bien une inflorescence qu'on appelle parfois l'Osmonde « fougère fleurie ».
Bientôt, la nervure des pinnules fertiles se couvre de sporanges en groupements serrés qui s'ouvrent à maturité. Le sporange d'Osmonde a un dispositif d'ouverture particulier qui le découpe en deux valves symétriques.
L'épithète spécifique regalis signifie « royale ». Le nom de genre fut baptisé Osmunda par Mathias de l'Obel. Il dériverait du germanique Osmund, autre nom du dieu scandinave Thor. Une autre hypothèse le fait dériver d'un mot composé du latin os qui désigne la bouche, et mundo, « purifier, nettoyer », faisant référence aux propriétés antiputrides de certaines fougères. De plus, un des anciens noms anglais de cette fougère est "Osmund the Waterman", soit "Osmund le batelier", et le centre blanc de son rhizome était appelé "Cœur d'Osmund". Selon une légende écossaise, la femme et la fille d'Osmund, un batelier du Loch Fyne, prirent refuge dans un bosquet d'Osmondes royales durant l'invasion danoise. Osmund est aussi un mot saxon pour désigner la paix domestique (de os (maison) et mund (paix))9.
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