大叶玉兰是常绿乔木植物，高可达20米，嫩枝被平伏毛，后脱落无毛。叶革质，倒卵状长圆形，长20-65厘米，宽7-22厘米，先端圆钝或急尖，基部阔楔形，上面无毛，中脉凸起，下面疏被平伏柔毛；侧脉每边14-20条，网脉稀疏，干时两面凸起；叶柄长4-11厘米，嫩时被平伏毛；托叶痕几达叶柄顶端。
花蕾卵圆形，苞片无毛；花梗向下弯垂，长约8厘米，有2苞片脱落痕，无毛；花被片9，外轮3片绿色，卵状椭圆形，先端钝圆，长6-6.5厘米，宽3-3.5厘米，中内两轮乳白色，厚肉质，倒卵状匙形，长5.5-6厘米，内轮3片较狭小；雄蕊长1.2-1.5厘米，花药长1-1.2厘米，药隔伸出成尖或钝尖头；雌蕊群狭椭圆体形，长3.5-4厘米，具85-95枚雌蕊，无毛；心皮狭长椭圆体形，长1.5-2厘米，宽2-3毫米，背面有4-5棱，花柱长4-9毫米。
聚合果卵状椭圆体形，长10-15厘米，径3-5厘米。花期5月，果期8-9月。
