Mit einer Körperlänge von vierzehn bis siebzehn Millimetern gehört die Große Sumpfschwebfliege zu den größten mitteleuropäischen Schwebfliegen. Wie bei den anderen Arten der Gattung Helophilus ist der Rückenschild markant schwarzweiß gestreift. Vier hellgraue bis blassgelbe Streifen wechseln mit drei dunkelbraunen bis schwarzen Streifen ab. In der Regel sind die hellen Streifen schmäler als die dunklen. Der Kopf ist nach vorn gerichtet. Die Fühler nebeneinander sind auf einer Erhebung der Stirn eingelenkt. Das dritte Fühlerglied ist beinahe
rund. Die Augen sind in beiden Geschlechtern voneinander getrennt, beim Männchen etwas weniger weit als beim Weibchen. Der Bereich zwischen den Augen ist gelblich und weist keine schwarze Gesichtsstrieme auf, wie man sie bei der ähnlichen Art Helophilus pendulus findet. Die Fühler sind schwarz, die Vorderbeine weitgehend rotgelb, die Mittelschiene gelb, die Hinterschenkel sind bis auf einen schmalen Ring nahe dem Ende völlig geschwärzt. Die Schenkel sind dick, die Schienen gebogen und spitz endend. Der Hinterleib ist
abgeplattet und schwarz. Die Hinterleibssegmente sind relativ langgestreckt. Das zweite und dritte Tergit trägt auf jeder Seite einen großen hellgelben Fleck. Die Zeichnung des dritten und vierten Segments unterscheidet sich in den beiden Geschlechtern. Beim Männchen trägt nur das dritte Segment eine blassgelbe bis graue Bogenlinie. Beim Weibchen findet sich eine solche Bogenlinie auf dem vierten und dem fünften Tergit. Die Bogenlinie ist nicht wie bei Helophilus pendulus durch einen schwarzen Punkt unterbrochen.
