白木兰花是落叶乔木,高5-15米,树皮暗灰色;幼枝淡灰褐色。冬芽密被灰黄色绒毛。叶柄长1.5-2.5厘米,叶片倒卵形 。
至倒卵状椭圆形,长9-15厘米,宽6-13厘米,基部楔形,先端短突尖,全缘,表面有光泽,沿叶脉有毛,背面被长绢毛,侧脉8-10对,近革质。花先于叶开放,单生于枝顶,白色,钟状,芳香,大,11-15厘米,花被片9,每3片排成1轮,每轮形状相似,长圆状倒卵形,长7-10厘米;雄蕊多数,长约12毫米,螺旋状排列在伸长的花托上。聚合果圆柱形,长7-12厘米,直径3-5厘米,果梗有毛;蓇葖果顶端圆形。种子斜卵形或广卵形,长约9毫米,稍扁。