刺槐落叶乔木,通常高约15m。树皮灰褐色,深纵裂;小枝暗褐色,具刺针,无毛;冬芽小,在落叶前藏于叶柄基部内。奇数羽状复叶,叶轴具浅沟,基部膨大;小叶7-19椭圆形、长圆形或卵圆形,长2-5.5cm,宽1-2cm,先端圆形或微凹,时有小尖刺,基部圆或宽楔形,全缘,上面无毛或幼时背面微有细毛;小叶柄长约2mm,具刺状小托叶。
总状花序腋生,下垂,长10-20cm,花轴有毛,花梗长7mm,有密毛;花萼钟状,先端浅裂成5齿,微呈二唇形,具柔毛;花冠白色,芳香,旗瓣近圆形,有爪,基都有2黄色斑点,翼瓣弯曲,龙骨瓣向内弯,下部连合;雄蕊10,二体,上部分离或半分离;花柱头状,先端具柔毛。荚果条状长椭圆形,扁平,长5-10cm,宽l-1.5cm,赤褐色,腹缝线上有窄翅,种子间不具横隔膜。种子3-10颗,肾形,黑褐色,有微小黑斑。花期4-6月,果期7-8月。