Grön kejsarduva är en stor (44–47 cm) duva. Den är metalliskt grön på ovansida och stjärt, medan den är grå på huvud och undersida. Undre stjärttäckarna är rödbruna. Nikobarkejsarduvan, av vissa behandlad som underart, är mörkare blå- eller lilaaktig ovan, med bruna eller grå undre stjärttäckare.
Engganokejsarduvan, tidigare behandlad som underart, är turkos- eller blåglansig ovan, grön på undergumpen och lilaskär på bröstet.
Grön kejsarduva delas in i tolv underarter fördelade i tre grupper, med följande utbredning:
Tidigare inkluderades engganokejsarduva (D. oenothorax) i arten, men urskildes 2014 som egen art av BirdLife International, 2022 av tongivande eBird/Clements och 2023 av International Ornithological Congress. Även nikobarkejsarduva har inkluderats i grön kejsarduva.