山核桃，乔木，高达10-20米，胸径30-60厘米；
树皮平滑，灰白色，光滑；
小枝细瘦，新枝密被盾状着生的橙黄色腺体，后来腺体逐渐稀疏，1年生枝紫灰色，上端常被有稀疏的短柔毛，皮孔圆形，稀疏。
复叶长16-30厘米，叶柄幼时被毛及腺体，后来毛逐渐脱落，叶轴被毛较密且不易脱落，有小叶5-7枚；
小叶边缘有细锯齿，幼时上面仅中脉、侧脉及叶缘有柔毛，下面脉上具宿存或脱落的毛并满布橙黄色腺体，后来腺体逐渐稀疏；
侧生小叶具短的小叶柄或几乎无柄，对生，披针形或倒卵状披针形，有时稍成镰状弯曲，基部楔形或略成圆形，顶端渐尖，长10-18厘米，宽2-5厘米，顶生小叶具长约5-10毫米的小叶柄，同上端的侧生小叶同形、同大或稍大。
雄性葇荑花序3条成1束，花序轴被有柔毛及腺体，长10-15厘米，生于长约1-2厘米的总柄上，总柄自当年生枝的叶腋内或苞腋内生出。
雄花具短柄；
苞片狭，长椭圆状线形，小苞片三角状卵形，均被有毛和腺体；
雄蕊2-7枚，着生于狭长的花托上，花药具毛。
雌性穗状花序直立，花序轴密被腺体，具1-3雌花。
雌花卵形或阔椭圆形，密被橙黄色腺体，长约5-6毫米，总苞的裂片被有毛及腺体，外侧1片（即苞片）显著较长，钻状线形。
果实倒卵形，向基部渐狭，幼时具4狭翅状的纵棱，密被橙黄色腺体，成熟时腺体变稀疏，纵棱亦变成不显著；
外果皮干燥后革质，厚约2-3毫米，沿纵棱裂开成4瓣；
果核倒卵形或椭圆状卵形，有时略侧扁，具极不显著的4纵棱，顶端急尖而具1短凸尖，20-25毫米长，直径15-20毫米；
内果皮硬，淡灰黄褐色，1毫米厚；
隔膜内及壁内无空隙；
子叶2深裂。
4-5月开花，9月果成熟。
