Крупное листопадное дерево высотой до 40 м. Корень мощный, ветвистый. Крона раскидистая. Кора у молодых побегов гладкая, оливково-бурая, у старых - буро-серая, трещиноватая. Листья очерёдные, простые, продолговато-яйцевидные, голые, блестящие, с выступающими жилками. Цветёт в мае. Цветки однополые. Мужские собраны в повислые кисти (серёжки), женские расположены в многочисленных чешуйчатых обёртках.
Есть две разновидности этого дуба: одна характеризуется более ранним распусканием листьев и цветением, медленным ростом; другая разновидность на 2-3 недели позже распускает листья, цветки, не страдает от заморозков, быстро растёт. Обе разновидности зацветают с распусканием листьев в апреле-мае. С женских цветков дуба обыкновенного пчёлы собирают нектар, с мужских - пыльцу. Обножка жёлто-зелёного цвета, содержит 19,1 % белка, 6,5 % жира, 37,2 % углеводов и 1,9 % золы. В отдельные годы даёт поддерживающий ранний медосбор. Летом листья выделяют падь и медвяную росу.