刺槐与国槐同属落叶乔木科，通常高10-20米。树皮灰黑褐色，纵裂；枝具托叶性针刺，小枝灰褐色，无毛或幼时具微柔毛。奇数羽状复叶，互生，具9-19小叶；叶柄长1-3厘米，小叶柄长约2毫米，被短柔毛，小叶片卵形或卵状长圆形，长2.5-5厘米，宽1.5-3厘米，基部广楔形或近圆形，先端圆或微凹，具小刺尖，全缘，表面绿色，被微柔毛，背面灰绿色被短毛。
总状花序腋生，比叶短，花序轴黄褐色，被疏短毛；花梗长8-13毫米。被短柔毛，萼钟状，具不整齐的5齿裂，表面被短毛；花冠白色，芳香，旗瓣近圆形，长18毫米，基部具爪，先端微凹，翼瓣倒卵状长圆形，基部具细长爪，顶端圆，长18毫米，龙骨瓣向内弯，基部具长爪；雄蕊10枚，成9与1两体；子房线状长圆形，被短白毛，花柱几乎弯成直角，荚果扁平，线状长圆形，长3-11厘米，褐色，光滑。含3-10粒种子，二瓣裂。花果期5-9月。