胡桃楸，乔木，高达20余米；
枝条扩展，树冠扁圆形；
树皮灰色，具浅纵裂；
幼枝被有短茸毛。
奇数羽状复叶生于萌发条上者长可达80厘米，叶柄长9-14厘米，小叶15-23枚，长6-17厘米，宽2-7厘米；
生于孕性枝上者集生于枝端，长达40-50厘米，叶柄长5-9厘米，基部膨大，叶柄及叶轴被有短柔毛或星芒状毛；
小叶9-17枚，椭圆形至长椭圆形或卵状椭圆形至长椭圆状披针形，边缘具细锯齿，上面初被有稀疏短柔毛，后来除中脉外其余无毛，深绿色，下面色淡，被贴伏的短柔毛及星芒状毛；
侧生小叶对生，无柄，先端渐尖，基部歪斜，截形至近于心脏形；
顶生小叶基部楔形。
雄性葇荑花序长9-20厘米，花序轴被短柔毛。
雄花具短花柄；
苞片顶端钝，小苞片2枚位于苞片基部，花被片1枚位于顶端而与苞片重叠、2枚位于花的基部两侧；
雄蕊12枚、稀13或14枚，花药长约1毫米，黄色，药隔急尖或微凹，被灰黑色细柔毛。
雌性穗状花序具4-10雌花，花序轴被有茸毛。
雌花长5-6毫米，被有茸毛，下端被腺质柔毛，花被片披针形或线状披针形，被柔毛，柱头鲜红色，背面被贴伏的柔毛。
果序长约10-15厘米，俯垂，通常具5-7果实，序轴被短柔毛。
果实球状、卵状或椭圆状，顶端尖，密被腺质短柔毛，长3.5-7.5厘米，径3-5厘米；
果核长2.5-5厘米，表面具8条纵棱，其中两条较显著，各棱间具不规则皱曲及凹穴，顶端具尖头；
内果皮壁内具多数不规则空隙，隔膜内亦具2空隙。
花期5月，果期8-9月。
