Осока шаровидная является довольно своеобразным травянистым растением, которое произрастает исключительно в Сибири и иногда встречается в арктической полосе. Таким образом, ареал ее произрастания довольно ограничен. Нередко шаровидную осоку путают с другими видами осоки, например, войлочной, которая широко распространена в средней полосе. От других видов осоки шаровидная отличается, прежде всего, по внешнему виду. В отличие от них, листья шаровидной осоки лишены опушения, а плоды заключены в мешочки, по виду напоминающие шарик, что и послужило основой для названия растения. Произрастает шаровидная осока во влажной, практически заболоченной местности, в кустарниках, а также на торфяных и мшаных болотах. Ботаническая систематика относит это растение к виду рыхлодернистых.

В силу того, что шаровидная осока растет на рыхлых влажных почвах, ее корневая система является стелящейся, мочковатой, отростки которой расположены строго вертикально. Цвет корней этого растения темно-красный, ближе к пурпурному оттенку. Шаровидная осока может достигать в высоту полуметра, однако чаще всего высота ее стеблей составляет тридцать сантиметров или чуть более. Стебли этого растения тонкие, а соцветия расположены на самой вершине. Листья шаровидной осоки довольно мелкие, темно-зеленого цвета очень узкие. По длине они практически равны длине стебля, иногда могут быть существенно короче, но это, скорее, исключение, нежели правило. В отличие от стебля, листья являются полностью гладкими, без опушения, в то время как на стебле заметны некоторые шероховатости.

Соцветия шаровидной осоки представляют собой несколько колосков, центральный из которых растет вертикально, а остальные несколько в сторону. Колоски эти небольшие, не превышают двух сантиметров в длину, и узкие. Каждое из зернышек облачено в некое подобие мешочка, по форме напоминающего шарик. Соцветия покрыты короткими жесткими волосками, цвет которых красно-коричневый. Сами же соцветия преимущественно зеленоватого оттенка, по краям слегка белесые. Колоски осоки шаровидной имеют форму, слегка напоминающую клин.