白杨为落叶乔木，高达30米，胸径一米，树干通直，树皮灰绿至灰白色，皮孔菱形，老树基部黑灰色，纵裂。幼枝被毛，后脱落。叶芽卵形，长枝叶宽卵形或三角状卵形，长10—15厘米，先端短渐尖，基部心形或平截，具深牙齿或波状牙齿，下面密被绒毛，后渐脱落，叶柄上部扁，长3-7厘米，顶端常有2-4腺体；短枝叶卵形或三角状卵形，先端渐尖，下面无毛，具深波状牙齿，叶柄扁，稍短于叶片。花芽卵圆形或近球形，雄花序长10-14厘米，苞片密被长毛，雄蕊6-12；雌花长椭圆形，花序长达14厘米。果圆锥形或长卵形，2裂。花期3-4月，果期4-5月，蒴果大。
强阳性树种。喜温凉、湿润气候。在早春昼夜温差比较大的地方，树皮常冻裂，俗称“破肚子病”。在暖热多雨气候下，易受病虫危害，生长不良。对土壤要求不严，在深厚肥沃、湿润壤土或沙壤土上生长很快。在干旱瘠薄、低洼积水的盐碱地及沙荒地上生长不良，病虫害严重，易形成“小老树”。稍耐盐碱，大树耐水湿，深根性，根系发达，根际萌蘖性强，生长较快，耐烟尘，抗污染。寿命是杨属中最长的树种，寿命长达20年。
