落叶乔木。冬芽密被淡灰绿色长毛。叶互生。花先叶开放,直立,钟状,芳香,碧白色,有时基部带红晕。聚合果,种子心脏形,黑色。玉兰花白如玉,花香似兰,其树型魁伟,高者可超过10米,树冠卵形,大型叶为倒卵形,先端短而突尖,基部楔形,表面有光泽,嫩枝及芽外被短绒毛。冬芽具大形鳞片。花先叶开放,顶生、朵大,直径12-15厘米。花被9片,钟状。果穗圆筒形,褐色:蓇葖果,成熟后开裂,种红色。3月开花,6-7月果熟。
白玉兰是落叶乔木,高达25米,径粗可达200厘米,树冠幼时狭卵形,成熟大树则呈宽卵形或松散广卵形。
白玉兰幼时树皮灰白色,平滑少裂,老时则呈深灰色,粗糙开裂。小枝灰褐色。顶芽与花梗密被灰黄色长娟毛,毛绒绒如幼鼠蛰伏,冬态更显。分枝习性随树龄幼长有别,幼时单芽延伸,故主干明显,树冠规整,而见花后,叶枝混合芽在果穗后双杈或多枝延伸,横向发展盛于直于生长,故树冠往广卵形方向发展
叶片互生有时呈螺旋状,宽倒卵形至倒卵形,长10—18厘米,宽6—12厘米,先端圆宽,平截或微凹,具短突尖,故又称凸头玉兰;中部以下渐狭楔形,全缘。玉兰叶在基部通常有托叶或附属物,托叶有两种,枝端芽末的托叶贴生于幼茎上与叶柄分离,呈覆瓦状;叶部托叶散生,瓦刀状,粘着叶柄基部两侧,芽伸叶长,托叶脱落,幼枝上残存环状托叶痕,此为木兰科树种的识别特征。花可提出浸膏作香精;本种为优良的庭园绿化树种。亦可作玉兰及其他同属种类的砧木。经考证,本种是中药辛夷的正品。