落葉大喬木，高可達25米，樹皮灰白色，幼樹的樹干通常有圓錐狀的粗刺；分枝平展。掌狀復葉，小葉5-7片，長圓形至長圓狀披針形，長10-16厘米，寬3.5-5.5厘米，頂端漸尖，基部闊或漸狹，全緣，兩面均無毛，羽狀側脈15-17對，上舉，其間有1條較細的2級側脈，網脈極細密，二面微凸起；葉柄長10-20厘米；小葉柄長1.5-4厘米；托葉小。
花單生枝頂葉腋，通常紅色，有時橙紅色，直徑約10厘米；萼杯狀，長2-3厘米，外面無毛，內面密被淡黃色短絹毛，萼齒3-5，半圓形，高1.5厘米，寬2.3厘米，花瓣肉質，倒卵狀長圓形，長8-10厘米，寬3-4厘米，二面被星狀柔毛，但內面較疏；雄蕊管短，花絲較粗，基部粗，向上漸細，內輪部分花絲上部分2叉，中間10枚雄蕊較短，不分叉，外輪雄蕊多數，集成5束，每束花絲10枚以上，較長；花柱長于雄蕊。蒴果長圓形，鈍，長10-15厘米，粗4.5-5厘米，密被灰白色長柔毛和星狀柔毛；種子多數，倒卵形，光滑。花期3-4月，果夏季成熟。木棉出種率約20%，種子千粒質量42克左右。