水曲柳是木犀科，梣屬落葉大喬木，高可達30米，樹皮厚，灰褐色，冬芽大，圓錐形，小枝粗壯，四棱形，葉痕節狀隆起，半圓形。羽狀復葉；葉柄近基部膨大，葉著生處具關節，紙質，葉片長圓形至卵狀長圓形，葉緣具細鋸齒，上面暗綠色，下面黃綠色，圓錐花序生于去年生枝上，先葉開放，花序梗與分枝具窄翅狀銳棱；雄花與兩性花異株，均無花冠也無花萼；雄花序緊密，花梗細短，花藥橢圓形，花絲甚短，子房扁而寬，翅果大而扁，4月開花，8-9月結果。