核桃楸落葉喬木，具柔腺毛。頂芽大，有黃褐色毛。奇數(shù)羽狀復(fù)葉，互生，長可達(dá)80cm；葉柄長5-9cm，小橢圓形至長橢圓形，6-17cm，寬2-7cm，先端漸尖，基部歪斜或截形，邊緣具細(xì)鋸齒，表面深綠色，初生稀疏短柔行，后僅中脈有毛，背面色淡，貼生短柔毛及星狀毛。花單性，雌雄同株；雄葇荑花序腋生，下垂，先葉開放，長9-20cm；雄花具短柄，有1枚苞片及1-2枚小苞片，花被狀，花被片3-4，常有雄蕊12，稀13或14；雌花序穗狀，頂生，直立，有雌花4-10朵，花被片4，披針形或線狀披針形，被柔毛，苞片及小苞片合繞子房外壁，子房子位，柱頭2裂，鮮紅色。核果球形或卵形，頂端尖，不易開裂，密被腺質(zhì)短柔毛；果核堅(jiān)硬，表面有8條縱棱，各棱之間有不規(guī)則的皺曲及凹穴；內(nèi)果皮壁內(nèi)有多枚不規(guī)則的空隙，隔膜內(nèi)亦有2空隙。花期4-5月，果實(shí)成熟期8-9月。