ส้มซ่าเป็นไม้ต้น สูง 3-8 เมตร เปลือกลำต้นสีดำ ทรงพุ่มกลม มีกิ่งก้านมาก กิ่งอ่อนเป็นเหลี่ยม กิ่งมีหนามแหลมสั้น 

ใบเดี่ยว เรียงสลับ มีต่อมน้ำมันเป็นจุดกระจายทั่วใบ ทำให้มีกลิ่นหอม ตัวใบแบ่งเป็นสองส่วน ครึ่งบนเป็นแผ่นกว้างรูปไข่ขนาด 7x10 ซม. ครึ่งล่างแผ่เป็นปีกแคบคล้ายรูปสามเหลี่ยม ขนาดกว้างถึง2x3 ซม. ใบหนา สีเขียวเข้มขอบใบเรียบหรือมีจักเล็กน้อย 

ดอกเดี่ยวหรือเป็นกลุ่มออกที่ซอกใบ กลีบสีขาวมีกลิ่นหอมแรง กลีบดอก มี 4-5 กลีบ เป็นดอกสมบูรณ์เพศ 

ผลทรงกลม ขนาดส้นผ่านศูนย์กลาง 5-7 ซม. มี 10-12 ห้อง เปลือกหนา สีเขียว เมื่อแก่เปลี่ยนเป็นสีเหลือง ผิวผลเรียบหรือขรุขระเล็กน้อย กุ้งหยาบสีส้มเหลืองมีกลิ่นหอม รสหวานอมเปรี้ยว เมล็ดขนาด 0.4-0.6 มม. จำนวน 25-25 เมล็ดต่อผล