核桃树奇数羽状复叶长25~30厘米，叶柄及叶轴幼时有极短腺毛及腺体;小叶通常是5~9枚，稀3枚，椭圆状卵形或长椭圆形，长约6~15厘米，宽约3~6厘米，顶端钝圆或急尖、短渐尖，基部歪斜、近于圆形，边缘全缘或在幼树上者具稀疏细锯齿，上面深绿色，无毛，下面淡绿色，侧脉11~15对，腋内具簇短柔毛，侧生小叶具极短的小叶柄或近无柄，生于下端者较小，顶生小叶常具长约3-6厘米的小叶柄。
核桃树雄性葇荑花序下垂，长约5~10厘米、稀达15厘米。雄花的苞片、小苞片及花被片均被腺毛;雄蕊6~30枚，花药黄色，无毛。雌性穗状花序通常具1~3(~4)雌花。雌花的总苞被极短腺毛，柱头浅绿色。
核桃树果序短，杞俯垂，具1~3果实;果实近于球状，直径4~6厘米，无毛;果核稍具皱曲，有2条纵棱，顶端具短尖头;隔膜较薄，内里无空隙;内果皮壁内具不规则的空隙或无空隙而仅具皱曲。
