高さは約25mになる。老木の樹皮は暗褐色で縦に裂ける。若枝には黄褐色の軟毛が密生する。葉は大形の奇数羽状複葉、小葉は4-10対あり、長さ7-12cmの卵状長楕円形で星状毛が多い。5-6月に開花し、雌雄同株。雄花序は前年度の葉腋から長く垂れ下がり、雌花序は本年度の枝に直立する。核果は直径約3cmで核の中の種子は食用可能。

オニグルミの雄花は緑色の房で巨大な海ブドウといった感じだ。雌花も同じ木に咲くが、こちらは赤くてかわいい花だが小さいのであまり目立たない。「オニグルミ？オニって、悪いオニのクルミ？」「違う違う。悪いんじゃなくて強いクルミ。すごく殻が固くて、なかなか割れないの。このあたりには、たくさんのオニグルミの木があるの。ほら、夜に、木が風で揺れてざわざわ音がするでしょ？あれはオニグルミの木が揺れてる音」へえ、と言いながら憂がまた花房を振った。すると、来海が泣き声を上げた。・・・来海は目を輝かせてオニグルミの木を見上げている。里桜を思い出してまた胸が痛んだ。（「ドライブインまほろば」遠田潤子）