落叶大乔木，高10～20m，胸径可达1m。树形为广阔伞形，分枝多而开展。树皮粗糙，灰褐色。小枝常被 短绒毛并有明显的皮孔。二回羽状复叶互生，长20～60cm，有羽片15～20对，对生；羽片长5～10cm，有小叶20～40对；小叶密生，细小，长椭圆形，全缘，顶端钝圆，基部歪斜，长4～8mm，宽2.5～3mm，薄纸质，叶面平滑且薄，青绿色，叶脉则仅中脉明显，两面被绢毛。冬天落叶时，多不胜数的小叶如雪花飘落。总状花序伞房状，顶生或腋生，长20～40cm。花大，直径7～15cm。花萼和花瓣皆5片。花瓣红色，下部四瓣平展，长约8cm，第五瓣直立，稍大，且有黄及白的斑点，雄蕊红色。花萼内侧深红色，外侧绿色。花期5～8月。荚果带状或微弯曲呈镰刀形，扁平，下垂，成熟后木质化，呈深褐色，长30～60cm，内含种子40～50粒。种子千粒重400g，种皮有斑纹。秋季（11月）果熟。和许多豆科植物一样，凤凰木的根部也有根瘤菌共生。为了适应多雨的气候，树干基部有板状根出现。