水胡桃，乔木，高达30米，胸径达50厘米；
树皮浅灰色，老时则纵裂；
小枝被有灰黄色皮孔，一年生枝灰绿色，后来变成浅褐色;芽长约25-30毫米，具2或3枚无毛的黄褐色芽鳞。
奇数羽状复叶长约20-25厘米，稀长达40厘米；
叶柄长约3-7厘米，密被长柔毛及短的星芒状毛，叶轴亦被同样的毛，但向上端则毛逐渐减少；
小叶通常(7-) 11-21，边缘具锐锯齿，侧脉17-20对，弧状弯曲，至边缘成环状联结，在下面浮凸，上面亮绿色，幼时散生有短柔毛，后来脱落而仅被有稀疏的腺体，沿中脉及侧脉则被有稀疏的星芒状毛，下面散生有腺体，沿中脉被有长柔毛及短的星芒状毛，在侧脉腋内则生有一簇星芒状毛；
侧生小叶具长约1.5毫米的柄，对生、近对生或在上端成互生，卵状矩圆形到披针形或宽倒披针形，顶端渐尖，基部歪斜，圆形或阔楔形，顶端第1对或第2对最大，长约6-12厘米，宽约1.5-4厘米，顶生小叶具长约20毫米的小叶柄，阔椭圆形或菱状阔椭圆形，长9-11厘米，基部圆形至楔形，顶端短渐尖。
雄性葇荑花序长达10厘米，4-6 条位于顶生的叶丛下方，各由芽鳞痕腋内生出，花序轴被长柔毛。
雄花具被有毡毛的苞片，小苞片2枚，花被，片通常仅1或2枚能发育，毛较少，雄蕊9-11枚，无花丝。
雌性葇荑花序单独顶生，长达15厘米，向上斜倾，后来俯垂，下端不生雌花部分长达5厘米，具长达1厘米的不孕性苞片。
雌花的苞片长达3毫米，被灰白色毡毛，顶端骤然变狭而成钝头的喙状凸头；
花被片长约1.5毫米，花柱有稀疏短柔毛。
果序长达20-30厘米，果序轴有稀柔毛及疏生的腺体。
果实无毛，长约8-9毫米，基部圆，顶端钝锥形；
果翅半圆形，长小于宽，宽约1厘米，长0.7厘米，被有盾状着生的腺体。