乔木，高可达30 m，胸径35~70 cm。树皮灰白色，平滑;冬芽密被褐黄色腺鳞;小枝无毛，密被褐黄色腺鳞。复叶长13.5~30 cm;d,Nt'5~7枚，叶片椭圆状披针形或倒卵状披针形，长7.3~22 cm，宽2~5.5 cm，先端渐尖，基部楔形，边缘有细锯齿，上面绿色，主侧脉上初有簇毛及单毛，后近无毛，叶缘有毛，下面色稍淡，密被褐黄色腺鳞，叶初有短柔毛及腺鳞，后近无毛;叶柄无毛，顶小叶柄长5 mm，侧小叶无柄。雄花序长7.5~12 cm;花序总梗长5~12 mm;雄花有雄蕊5~7枚，花药有毛;雌花1~3朵生于新枝顶。果卵状球形或倒卵形，长2.5~2.8 ClTI，径2.2~2.5 cm，密被褐黄色腺鳞，具4纵脊，白果实顶部达基部，或仅相对两纵脊不达果实基部，成熟时4瓣开裂至中部以下，果瓣厚约2~3 mm，干后果瓣边缘波状;果核卯圆形，倒卵形，长2~2.5 cm，径1.2~2 cm，壳厚约1 mm，仁甜，无腔隙。花期4~5月，果期9月。

约有20个种，其中4个种原产我国，1984年浙江林学院在安徽金寨发现一个新种。原产北美的有11个种，被称为长寿果的碧根果就是其中一种。成年山核桃树高30米左右，树皮光滑，幼树时青褐色，老树为白色，裸芽、新梢、叶背面及外果皮外表均密被锈黄色腺鳞，具奇数羽状复叶，小叶5~7片。山核桃所结坚果为卵形，顶端大、壳厚、种仁肥大、常四裂。 绝大多数山核桃属于圆果种，坚果尖卵形，果顶尖锐，左右两半歪斜大小不对称，果壳厚，内壁有两大分隔，6个小分隔，壳较易剥，种仁常完整。另一种扁果种坚果扁圆形，果顶尖，稍有突起，基部圆，壳较厚，内壁有3大分隔，再分为9个小分隔，因壳内沟纹多，剥壳较难，剥出的种仁多不完整。