核桃楸落叶乔木，具柔腺毛。顶芽大，有黄褐色毛。奇数羽状复叶，互生，长可达80cm；叶柄长5-9cm，小椭圆形至长椭圆形，6-17cm，宽2-7cm，先端渐尖，基部歪斜或截形，边缘具细锯齿，表面深绿色，初生稀疏短柔行，后仅中脉有毛，背面色淡，贴生短柔毛及星状毛。花单性，雌雄同株；雄葇荑花序腋生，下垂，先叶开放，长9-20cm；雄花具短柄，有1枚苞片及1-2枚小苞片，花被状，花被片3-4，常有雄蕊12，稀13或14；雌花序穗状，顶生，直立，有雌花4-10朵，花被片4，披针形或线状披针形，被柔毛，苞片及小苞片合绕子房外壁，子房子位，柱头2裂，鲜红色。核果球形或卵形，顶端尖，不易开裂，密被腺质短柔毛；果核坚硬，表面有8条纵棱，各棱之间有不规则的皱曲及凹穴；内果皮壁内有多枚不规则的空隙，隔膜内亦有2空隙。花期4-5月，果实成熟期8-9月。
