Tykbladet Ærenpris er en flerårig, urteagtig plante med en krybende eller opstigende vækst. Stænglerne er hårløse og cirkelrunde eller svagt firkantede i tværsnit. Bladene er tykke (næsten sukkulente), modsat stillede, ovale med hel eller svagt takket rand. Begge bladsider er hårløse og lysegrønne. Blomstringen foregår i juli-august, hvor man finder blomsterne samlet i endestillede, oprette aks. De enkelte blomster er 4-tallige og næsten regelmæssige med et let forstørret, øverste kronblad. Kronen er ensianblå. Frugterne er kapsler med nogle få frø i hver. Rodsystemet består af en krybende jordstængel, der bærer de overjordiske stængler og grove, trævlede rødder. Stængler, der er i jordkontakt eller under vand, udvikler rødder fra bladfæsterne. Planten når en højde på ca. 50 cm, mens bredden kan blive betydeligt større, ofte over en meter eller mere.