核桃雄柔荑花序長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?；ㄆ?月，雄性葇荑花序，長約5-10厘米、稀達(dá)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(shí)橢圓形，直徑約5厘米，灰綠色。幼時具腺毛，老時無毛，內(nèi)部堅(jiān)果球形，黃褐色，表面有不規(guī)則槽紋。果序短，杞俯垂，具1-3果實(shí)；果實(shí)近于球狀，直徑4-6厘米，無毛。果核稍具皺曲，有2條縱棱，頂端具短尖頭。隔膜較薄，內(nèi)里無空隙，內(nèi)果皮壁內(nèi)具不規(guī)則的空隙或無空隙而僅具皺曲。核桃殼是內(nèi)果皮，外果皮和內(nèi)果皮在未成熟是為青色，成熟后脫落。新核桃種皮甚苦。

核桃樹一般高達(dá)3—5米，樹皮灰白色，淺縱裂，枝條髓部片狀，幼枝先端具細(xì)柔毛（2年生枝常無毛）。也有高達(dá)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(fù)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，背面僅脈腋有毛，小葉柄極短或無，有些外殼堅(jiān)硬，有些比較軟。
核桃奇數(shù)羽狀復(fù)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，頂端鈍圓或急尖、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(xì)鋸齒，上面深綠色，無毛，下面淡綠色，側(cè)脈11-15對，腋內(nèi)具簇短柔毛，側(cè)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。