核桃樹般高達3-5米，樹皮灰白色，淺縱裂，枝條髓部片狀，幼枝先端具細柔毛(2年生枝常無毛)。也有高達20-25米，樹干較別的種類矮，樹冠廣闊。樹皮幼時灰綠色，老時則灰白色而縱向淺裂。小枝無毛，具有光澤，被盾狀著生的腺體，灰綠色，后來帶褐色。

核桃羽狀復葉長25~50厘米，小葉5~9個，稀有13個。橢圓狀卵形至橢圓形，頂生小葉通常較大，長5~15厘米，寬3~6厘米，先端急尖或漸尖，基部圓或楔形，有時為心臟形。全緣或有不明顯鈍齒，表面深綠色，無毛，背面僅脈腋有微毛，小葉柄極短或無，有些外殼堅硬，有些比較軟。奇數羽狀復葉長25-30厘米，葉柄及葉軸幼時被有極短腺毛及腺體小葉通常5-9枚，稀3枚，橢圓狀卵形至長橢圓形，長約6-15厘米，寬約3-6厘米，鈍圓或急尖、短漸尖，基部歪斜、近于圓形，邊緣全緣或在幼樹上者具稀疏細鋸齒，上面深綠色，無毛，下面淡綠色，側脈11-15對，腋內具簇短柔毛，側生小葉具極短的小葉柄或近無柄，生于下端者較小，頂生小葉常具長約3-6厘米的小葉柄。雄柔荑花序長5~10厘米，雄花有雄蕊6~30個，萼3裂，雌花1~3朵聚生，花柱2裂，赤紅色。

核桃花期5月，雄性葇荑花序下垂，長約5-10厘米、稀達15厘米。雄花的苞片、小苞片及花被片均被腺毛。雄蕊6-30枚，花藥黃色，無毛。雌性穗狀花序通常具1-3(-4)雌花。雌花的總苞被極短腺毛，柱頭淺綠色。核桃果實橢圓形，直徑約5厘米，灰綠色。幼時具腺毛，老時無毛，內部堅果球形，黃褐色，表面有不規則槽紋。核桃果序短，杞俯垂，具1-3果實;果實近于球狀，直徑4-6厘米，無毛。果核稍具皺曲，有2條縱棱，具短尖頭。隔膜較薄，內里無空隙，內果皮壁內具不規則的空隙或無空隙而僅具皺曲。 核桃殼是內果皮，外果皮和內果皮在未成熟是為青色，成熟后脫落。新核桃種皮甚苦。

麻核桃：又名文玩核桃。主要分布在北京、河北、遼寧等地，是核桃和核桃楸的天然雜交種。落葉喬木，樹高10~20米，樹皮銀灰色。奇數羽狀復葉長45~80厘米，小葉7~15枚，全緣或具淺鋸齒，葉背有短絨毛。雄花序長20~25厘米，雌花序頂生，有2~5小花話簇生。果實圓形或長圓形，先端突尖，直徑4~5厘米，果殼堅厚，不易開裂，內隔壁骨質發達，難于取仁。

核桃樹夏季修剪：夏季是核桃樹的生長旺季，此時主要是對生長的過于茂密的枝干進行摘心處理，改善通風透光性。還要將重疊枝，分叉枝，下垂枝都剪掉，減少養分消耗。