Agave vilmoriniana è una succulenta perenne monocarpica. La rosetta solitaria è formata da foglie arcuate, lunghe e sottili di colore grigio verde. La forma ondulata delle foglie ricorda i tentacoli di un polipo e per questo viene chiamata “Octopus Agave”.
Le foglie di colore grigio verde sono prive di denti marginali e spine apicali.