中华鲟体长形，两端尖细，背部狭，腹部平直。头呈长三角形。吻尖长。鼻孔大，两鼻孔位眼前方。喷水孔裂缝状。眼小，椭圆形，位于头后半部。眼间隔宽。口下位，横裂，凸出，能伸缩。唇不发达，有细小乳突。口吻部中央有2对须，呈弓形排列，其长短于须基距口前缘的1/2，外侧须不达口角。鳃裂大，假鳃发达。鳃耙稀疏，短粗棒状。背鳍1个，后位，后缘凹形，起点在臀鳍之前。臀鳍与背鳍相对，在背鳍中部下方。腹鳍小，长方形，位体中央后下方，近于臀鳍。胸鳍发达，椭圆形，位低。尾鳍歪形，上叶特别发达，尾鳍上缘有1纵行棘状鳞。
幼鱼体表光滑，成鱼体表粗糙。具5纵行骨板。背部正中1行较大，背鳍前有8-14块，背鳍后有1-2块；体侧骨板29-43块；腹侧骨板13-17块；臀鳍前后各有1-2块。成熟鱼额、顶骨在背中线上彼此不紧接，留下长形的额、顶骨间缝（或间孔），可见到下面的软骨脑颅。脊椎结构上，只有9枚左右完整的壳状椎体，在两枚基背片之间有2-4枚间背片。尿殖管结构上，中华鲟内输卵管较短，雄体的内输卵管末端封闭，不具内输卵管盲管。[5] 
体色在侧骨板以上为青灰、灰褐或灰黄色，侧骨板以下逐步由浅灰过渡到黄白色；腹部为乳白色。各鳍呈灰色而有浅边。
体长128-440毫米。背鳍50-54；臀鳍30-34；胸鳍48-54；腹鳍32-42；鳃耙9-15+6-10。体长为体高的6.71-8.75倍，为头长的2.83-3.17倍。头长为吻长的1.90-2.83倍，为眼径的12.36-19.41倍，为眼间隔的3.44-3.93倍。尾柄长为尾柄高的1.9-2.73倍