ต้นขี้เหล็กป่าจัดเป็นไม้ยืนต้น ที่มีความสูงของต้นประมาณ 10 เมตร ลำต้นตั้งตรง มีเนื้อไม้แข็ง กิ่งแขนงแตกเป็นเรือนยอดกลมทึบ เปลือกลำต้นหนาเป็นสีน้ำตาลแก่เกือบดำ ลำต้นขรุขระแตกเป็นร่องลึก แตกเป็นสะเก็ดเหลี่ยม ตามกิ่งอ่อนเป็นเหลี่ยม นิยมขยายพันธุ์ด้วยวิธีการเพาะเมล็ด เพราะได้ผลดีที่สุด เจริญเติบโตได้ดีในดินร่วนซุย ชอบแสงแดดจัด ในประเทศไทยพบได้มาทางภาคเหนือ ภาคกลาง และภาคอื่น ๆ ยกเว้นภาคใต้ โดยมักขึ้นในบริเวณป่าโปร่ง ป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง ป่าที่ราบต่ำทั่วไป และป่าผลัดใบที่ระดับความสูงจากระดับน้ำทะเลไม่เกิน 500 เมตร ส่วนในต่างประเทศพบขึ้นกระจายในแถบเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

ใบเป็นใบประกอบแบบขนนก ออกเรียงสลับ มีใบย่อยประมาณ 6-9 คู่ ลักษณะของใบเป็นรูปไข่ รูปหอก หรือรูปหอกถึงรูปไข่กว้าง ปลายใบเรียวแหลม โคนใบมนหรือกลม ส่วนขอบใบเรียบ ใบมีขนาดกว้างประมาณ 2-5 เซนติเมตร และยาวประมาณ 5-9 เซนติเมตร หลังใบเรียบเป็นสีเขียวเข้มและเป็นมัน ส่วนท้องใบเรียบเป็นสีอ่อนกว่า มีเส้นแขนงใบข้างละประมาณ 10-15 เส้น ก้านใบย่อยยาวประมาณ 4-6 มิลลิเมตร ส่วนหูใบเรียวเล็กและหลุดร่วงได้ง่าย

ออกดอกเป็นช่อใหญ่ โดยจะออกตามปลายกิ่งหรือออกตามมุมก้านใบ แต่ละช่อดอกจะมีดอกย่อยจำนวนมากเบียดกันแน่นเป็นกระจุก ช่อดอกมีความยาวประมาณ 9-20 เซนติเมตร มีขนนุ่มอยู่ทั่วไป ดอกย่อยเป็นสีเหลือง สีเหลืองเข้ม หรือสีเหลืองทอง กลีบดอกมี 5 กลีบ ปลายกลีบดอกมน โคนกลีบดอกเรียว ส่วนกลีบเลี้ยงดอกมีลักษณะเป็นรูปกลม เป็นสีเขียวออกเหลือง แต่ละดอกเมื่อบานเต็มที่จะมีขนาดกว้างประมาณ 1-3 เซนติเมตร และมีก้านดอกยาวประมาณ 1-3 เซนติเมตร ดอกมีเกสรเพศผู้ติดอยู่กับผนังกลางดอก 10 อัน ก้านเกสรเป็นสีน้ำตาลมีขนาดยาวไม่เท่ากัน มีขนาดใหญ่ 2 อัน ขนาดเล็ก 5 อัน และอีก 3 อัน เป็นแบบลดรูป ส่วนรังไข่และหลอดเกสรเพศเมียเกลี้ยงหรือมีขนประปราย โดยจะออกดอกในช่วงเดือนพฤษภาคมถึงเดือนตุลาคม

ออกผลเป็นฝักแบน ฝักมักจะบิด เปลือกฝักค่อนข้างบาง ผิวฝักเรียบเกลี้ยงไม่มีขน มีขนาดกว้างประมาณ 2-4 เซนติเมตร และยาวประมาณ 15-22 เซนติเมตร ผลอ่อนเป็นสีเขียว เมื่อแก่ฝักมักจะบิดและแตกออก และเป็นสีน้ำตาล ภายในฝักมีเมล็ดประมาณ 10-20 เมล็ด ลักษณะของเมล็ดเป็นรูปไข่ มีขนาดกว้างประมาณ 5 มิลลิเมตร และยาวประมาณ 9 มิลลิเมตร โดยจะติดฝักในช่วงเดือนพฤษภาคมถึงเดือนตุลาคม และผลจะแก่ในช่วงเดือนตุลาคมถึงเดือนธันวาคม