Дерево до 30-50 м высотой, с овальной кроной.

Ствол мощный, у молодых деревьев покрыт гладкой блестящей корой.

Листья кожистые, лопастные, темно-зеленые, черешковые, разнообразные по величине и форме. По срокам начала вегетации различают две формы дуба черешчатого: летняк и зимняк, последний распускается на 2–3 недели позже.

Цветки раздельнополые. Цветет в мае одновременно с распусканием листьев, цветки невзрачные.

 Плод — желудь. Желуди созревают в сентябре.

Высокозимостоек и засухоустойчив (отлично), поражается болезнями и вредителями (удовлетворительно). При этом дуб-зимняк страдает от вредителей гораздо меньше, чем летняя форма. Цветет и плодоносит ежегодно, но обильное плодоношение бывает через 4–5 лет (хорошо). Светолюбив, терпим к бедным и сухим почвам, солеустойчив.
Пыле-газоустойчив.