胡杨能从根部萌生幼苗，能忍受荒漠中干旱的环境，对盐碱有极强的忍耐力。树皮淡灰褐色，下部条裂;萌枝细，圆形，光滑或微有绒毛。芽椭圆形，光滑，褐色，长约7毫米。长枝和幼苗、幼树上的叶线状披针形或狭披针形，全缘或不规则的疏波状齿牙缘;成年树小枝泥黄色，有短绒毛或无毛，枝内富含盐量，嘴咬有咸味。

叶形多变化，卵圆形、卵圆状披针形、三角伏卵圆形或肾形，长25厘米，宽3厘米，先端有2~4对粗齿牙，基部楔形、阔楔形、圆形或截形，有2腺点，两面同色;稀近心形或宽楔形;叶柄长1~3厘米光滑，微扁，约与叶片等长，萌枝叶柄极短，长仅1厘米，有短绒毛或光滑。叶子边缘还有很多缺口，又有点像枫叶，叶革质化、枝上长毛，甚至幼树叶如柳叶，以减少水分的蒸发，故它又有"变叶杨"、 "异叶杨"之称。

雌雄异株，菱英花序;苞片菱形，上部常具锯齿，早落;雄花序细圆柱形，长2-3厘米，轴有短绒毛，雄蕊15-25，花药紫红色，花盘膜质，边缘有不规则齿牙;苞片略呈菱形，长约3毫米，上部有疏齿牙;雌花序长约2.5厘米，果期长达9厘米，花序轴有短绒毛或无毛，子房具梗、柱头宽阔，紫红色，长卵形，被短绒毛或无毛，子房柄约与子房等长，柱头3，2浅裂，鲜红或淡黄绿色。蒴果长卵圆形，长10-12毫米， 2-3瓣裂，无毛。花期5月，果期7-8月。