Sao Đen là cây gỗ lớn, thân thuôn dài, cao khoảng 20-25m và có thể cao tối đa 30m, đường kính 60-80cm.

Tán nhỏ hình chóp, tỉa cành tự nhiên. Một điểm rất dễ để phân biệt Sao Đen với các giống cây khác là vỏ cây có màu đen, có những vết nứt sọc theo thớ, thịt gỗ bên trong có màu hơi đỏ. Cành non và cuống lá có phủ lông.

Lá Sao Đen hình trái xoan, thuôn dài và nhọn ở đỉnh. Mặt trên của lá màu xanh bóng, mặt dưới mịn, gân chính nổi rõ, gân phụ mọc đối nhau

Hoa cây Sao Đen màu trắng nở vào tháng 2-3, chúng mọc thành cụm, mỗi cụm hoa gồm có 11 – 12 nhánh. Mỗi nhánh lại có từ 4-6 hoa nhỏ như hình ngôi sao.

Quả Sao Đen có 2 cánh dài có lông mịn, lúc non có màu xanh nhạt, khi già chuyển sang màu nâu. Mỗi cánh dài 5-6cm. Tuy quả ra với số lượng lớn nhưng 2 năm mới ra 1 lần. Sao Đen thường ra hoa vào tháng 2-3 và ra quả vào tháng 4-7.