Der Dickschalige Kartoffelbovist bildet 3 bis 12 cm große, kugelige bis knollige Fruchtkörper mit einem verkümmerten Stiel, der meist als solcher nicht zu erkennen ist. Die namensgebende, strohgelbe bis gelbbraune oder auch etwas grünliche 2 bis 3 mm dicke Peridie (sterile Außenhülle) ist grobschuppig bis feldrig mit dunklen Punkten in den Zentren der Schuppen. Das ganz jung helle Innere färbt sich sehr früh schiefergrau bis schwarz und verfällt bei Reife in eine pulvrige Sporenmasse, die dann über eine unregelmäßige Öffnung am Scheitel freigesetzt wird. Der Geruch ist unangenehm metalisch stechend.