杜仲为落叶乔木，高可达20米，胸径约50厘米。
树皮灰褐色，粗糙，内含橡胶，折断拉开有多数细丝。嫩枝有黄褐色毛，不久变秃净，老枝有明显的皮孔。芽体卵圆形，外面发亮，红褐色，有鳞片6-8片，边缘有微毛。
叶椭圆形、卵形或矩圆形，薄革质，长6-15厘米，宽3.5-6.5厘米。基部圆形或阔楔形，先端渐尖;上面暗绿色，初时有褐色柔毛，不久变秃净，老叶略有皱纹，下面淡绿，初时有褐毛，以后仅在脉上有毛。侧脉6-9对，与网脉在上面下陷，在下面稍突起，边缘有锯齿，叶柄长1-2厘米，上面有槽，被散生长毛。
花生于当年枝基部，雄花无花被;花梗长约3毫米，无毛;苞片倒卵状匙形，长6-8毫米，顶端圆形，边缘有睫毛，早落;雄蕊长约1厘米，无毛，花丝长约1毫米，药隔突出，花粉囊细长，无退化雌蕊。雌花单生，苞片倒卵形，花梗长8毫米，子房无毛，1室，扁而长，先端2裂，子房柄极短。翅果扁平，长椭圆形，长3-3.5厘米，宽1-1.3厘米，先端2裂，基部楔形，周围具薄翅。
坚果位于中央，稍突起，子房柄长2-3毫米，与果梗相接处有关节。种子扁平，线形，长1.4-.5厘米，宽3毫米，两端圆形。早春开花，秋后果实成熟。
株高可达20m，胸径可达40cm以上。树干挺直。树皮、枝、叶、果实折裂时可见有坚韧而细密的银白色胶丝；树皮灰色、粗糙。
小板暗褐色，具片状髓心；树冠卵形、密集；冬芽卵形，外被深褐色鳞片。
单叶互生；叶柄长1—2cm，无托叶；叶片卵状椭圆形，边缘有锯齿；幼叶两面被棕色柔毛，老叶仅下面沿叶脉被疏毛。
花单性，雌雄异株，无花被，通常先叶开放，或与叶同时开放，单生于小枝基部；雄花有短梗，雄蕊6—10枚，通常8枚，花丝极短，花药条形；雌花有短梗，雌蕊1枚，由2心皮合成，其中1心皮为不孕性，子房扁平，长椭圆形，1室，无花柱，柱头2裂，向下弯曲。
翅果，狭长椭圆形，扁而薄，长3—4cm，宽1—1.5cm，先端有缺刻。种子1枚。染色体x=7
