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一般高达3—5米，树皮灰白色，浅纵裂，枝条髓部片状，幼枝先端具细柔毛（2年生枝常无毛）。也有高达20-25米，树干较别的种类矮，树冠广阔。树皮幼时灰绿色，老时则灰白色而纵向浅裂。小枝无毛，具有光泽，被盾状着生的腺体，灰绿色，后来带褐色。
羽状复叶长25～50厘米，小叶5～9个，稀有13个。椭圆状卵形至椭圆形，顶生小叶通常较大，长5～15厘米，宽3～6厘米，先端急尖或渐尖，基部圆或楔形，有时为心脏形。全缘或有不明显钝齿，表面深绿色，无毛，背面仅脉腋有微毛，小叶柄极短或无，有些外壳坚硬，有些比较软。
奇数羽状复叶长25-30厘米，叶柄及叶轴幼时被有极短腺毛及腺体小叶通常5-9枚，稀3枚，椭圆状卵形至长椭圆形，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。
雄柔荑花序长5～10厘米，雄花有雄蕊6～30个，萼3裂，雌花1～3朵聚生，花柱2裂，赤红色。
核桃花期5月，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。
果实椭圆形，直径约5厘米，灰绿色。幼时具腺毛，老时无毛，内部坚果球形，黄褐色，表面有不规则槽纹。
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。核桃壳是内果皮，外果皮和内果皮在未成熟是为青色，成熟后脱落。新核桃种皮甚苦
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