白玉兰是落叶乔木，高达25米，径粗可达200厘米，树冠幼时狭卵形，成熟大树则呈宽卵形或松散广卵形。实生起源的大树常主干明显，树体壮实，雄奇伟岸，生长势壮，节长枝疏，然花量稍稀。嫁接种往往呈多干状或主干低分枝状特征，节短枝密，树体较小巧，但花团锦簇，远观洁白无瑕，妖娆万分。故不同起源之白玉兰园林应用中情趣各异，在小型或封闭式的园林中，孤植或小片丛植，宜用嫁接种，以体现古雅之趣；而风景游览区则宜选用实生种，以表现粗犷纯朴的风格。
幼时树皮灰白色，平滑少裂，老时则呈深灰色，粗糙开裂。小枝灰褐色。顶芽与花梗密被灰黄色长娟毛，毛绒绒如幼鼠蛰伏，冬态更显。分枝习性随树龄幼长有别，幼时单芽延伸，故主干明显，树冠规整，而见花后，叶枝混合芽在果穗后双杈或多枝延伸，横向发展盛于直于生长，故树冠往广卵形方向发展。
叶片互生有时呈螺旋状，宽倒卵形至倒卵形，长10—18厘米，宽6—12厘米，先端圆宽，平截或微凹，具短突尖，故又称凸头玉兰；中部以下渐狭楔形，全缘。玉兰叶在基部通常有托叶或附属物，托叶有两种，枝端芽末的托叶贴生于幼茎上与叶柄分离，呈覆瓦状；叶部托叶散生，瓦刀状，粘着叶柄基部两侧，芽伸叶长，托叶脱落，幼枝上残存环状托叶痕，此为木兰科树种的识别特征。
