Рыхлодерновинный многолетник с короткоползучими косо восходящими корневищами, составленными до зоны кущения обычно 4 междоузлиями, до 3 мм в диаметре и обычно около 3 см, но иногда до 10—12 см длины. Придаточные корни располагаются преимущественно на глубине до 10 см, они тонкие (0,2—0,3 мм в диаметре), разветвленные до 3-го порядка.

Осока двутычинковая.

Отдельные корни более толстые (0,56—0,74 мм), длиной до 15—20 см и более (Metsavainio, 1931). Зона кущения составлена обычно всего 3 междоузлиями; от каждого побега в течение 1—3 лет развивается обычно 2 вне- или внутривла-галищных побега. Префлоральная зона составлена укороченными междоузлиями. Стебли 30—70 см высоты, тонкие, прямые, по ребрам зазубренные. Основания побегов окружены черно-бурыми, слабо распадающимися чешуевидными листьями. Срединные листья серовато-зеленые, жесткие, короче стебля, желобчатые или вдоль сложенные, 1,5—3 мм ширины и 30—40 см длины, острошероховатые по краю, постепенно заостренные. Влагалища и иногда пластинки густо покрыты сосочками; пленчатая часть влагалища обычно с пурпурными точечками. Язычок прикрепляется по дуге или острому углу.
Соцветие 2—3,5 см длины и до 1 см ширины, колосовидное, внизу часто ветвистое, с 2—4 прижатыми веточками до 2 см длины, колоски многочисленные, андрогинные, скученные. Кроющие листья чешуевидные, нижние нередко с щетиновидной верхушкой. Прицветные чешуйки яйцевидные, острые, коричневые, перепончатые по краю, короче мешочков на длину носика. Мешочки грушевидные, с широким основанием, 2,5—3 мм длины и 1,5—1,8 мм ширины, неодинаково двояковыпуклые, кожистые, зрелые каштановые, блестящие, спереди с 5—8 жилками, доходящими до половины мешочка, сзади без жилок, в основании сердцевидные, с короткой ^ (0,2— 0,3 мм) ножкой, постепенно суженные вверху в перепончатый удлиненный (до 1/3 всей длины мешочка) спереди до основания расщепленный носик с узкими зазубренными краями, сзади носик покрыт редкими мельчавшими прижатыми волосками. Рылец 2. Орешки сплюснуто двояковыпуклые, почти округлые, около 2 мм длины и 1,5 мм ширины.Семена прорастают через 35 дней после посева, всхожесть 10— 12%. Всхожесть семян можно ускорить на 10—20 дней путем кратковременных подсушек. Развитие проростков сходно с С. leporina и С. contigua. Онтогенез и возрастные состояния почти не изучены. Побеги развиваются как озимые моноциклические; нередко встречаются побеги с неполным циклом развития. К августу — сентябрю дочерние побеги имеют 3—5 срединных листа и зачатки соцветия. В мае они цветут, часто не развивая даже новых листьев. Побеги, которые осенью не успевают сформировать вегетативную сферу и представляют собой шиловидные образования, весной выбрасывают 3—5 срединных листа и функционируют как вегетативные.
Размножается и распространяется осока двутычинковая преимущественно семенным путем. Вегетативное размножение характеризуется всего 1—2 дочерними побегами 1-го, реже 2-го порядка, подвижность которых связана со степенью рыхлости и скоростью нарастания субстрата и достигает в среднем 3 см в год (максимально до 10—12 см).

Ключевые слова: листья, размножение