落叶乔木，高达10余米；树皮灰褐色，纵裂。分枝广展，小枝有叶痕。
叶为2-3回奇数羽状复叶，长20-40厘米；小叶对生，卵形、椭圆形至披针形，顶生一片通常略大，长3-7厘米，宽2-3厘米，先端短渐尖，基部楔形或宽楔形，多少偏斜，边缘有钝锯齿，幼时被星状毛，后两面均无毛，侧脉每边12-16条，广展，向上斜举。
楝树花并不招人眼，但花期很长，有的年份能持续开放一个多月。花朵很小，花瓣白中透紫，在衰败的过程中，逐渐变白，四下弯曲分散。花蕊呈紫色棒状，花蕊头似喇叭口，周围呈紫色，蕊心呈黄色，布满了花粉，随着蕊的成熟，花蕊逐渐中空。受粉后的雌蕊，日后会长出楝树豆来。楝树豆先青后黄，长成后有指头大小，薄薄的软层中间包裹着豆核。
圆锥花序约与叶等长，无毛或幼时被鳞片状短柔毛；花芳香；花萼5深裂，裂片卵形或长圆状卵形，先端急尖，外面被微柔毛；花瓣淡紫色，倒卵状匙形，长约1厘米，两面均被微柔毛，通常外面较密；雄蕊管紫色，无毛或近无毛，长7-8毫米，有纵细脉，管口有钻形、2-3齿裂的狭裂片10枚，花药10枚，着生于裂片内侧，且与裂片互生，长椭圆形，顶端微凸尖；子房近球形，5-6室，无毛，每室有胚珠2颗，花柱细长，柱头头状，顶端具5齿，不伸出雄蕊管。
核果球形至椭圆形，长1-2厘米，宽8-15毫米，内果皮木质，4-5室，每室有种子1颗；种子椭圆形。花期4-5月，果期10-12月。
