มะกรูด เป็นไม้ยืนต้นขนาดเล็ก เนื้อไม้เป็นเนื้อแข็ง เปลือกเรียบมีสีน้ำตาลอ่อน ลำต้นแตกกิ่งก้านจำนวนมากตั้งแต่ระดับล่างของลำต้นทำให้มีลักษณะเป็นพุ่ม ตามลำต้น และกิ่งมีหนามแหลมยาว

ใบมะกรูด เป็นใบประกอบ ออกเป็นใบเดี่ยว มีก้านใบแผ่ออกเป็นครีบคล้ายแผ่นใบ ใบมะกรูดมีลักษณะหนา เรียบ มีผิวมัน สีเขียว และเขียวเข้มตามอายุของใบ ใบมีคอดกิ่วที่กลางใบทำให้ใบแบ่งออกเป็น 2 ตอน หรือ คล้ายใบไม้ 2 ใบ ต่อกัน ขนาดใบกว้างประมาณ 2.5-5 เซนติเมตร ยาวประมาณ 5-12 เซนติเมตร ใบมีกลิ่นหอมมากเพราะมีต่อมน้ำมันอยู่  

ดอกมะกรูดเป็นดอกสมบูรณ์เพศ ดอกออกเป็นช่อมีสีขาว แทงออกบริเวณส่วนยอดหรือตามซอกใบ แต่ละช่อมีดอกประมาณ 1-5 ดอก หลีบดอกมีสีขาวครีม 5 กลีบ มีขนปกคลุม ภายในดอกมีเกสรมีสีเหลือง ดอกมีกลิ่นหอมเล็กน้อย และเมื่อแก่จะร่วงง่าย  

ผลมะกรูดหรือลูกมะกรูด มีลักษณะค่อนข้างกลม มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-7 เซนติเมตร ผลคล้ายผลส้มซ่า ผลมีขนาดใหญ่กว่าลูกมะนาวเล็กน้อย ลักษณะของผลมีรูปร่างแตกต่างกันไปแล้วแต่พันธุ์ เปลือกผลค่อนข้างหนา ผิวเปลือกมีสีเขียวเข้ม ผิวขรุขระเป็นลูกคลื่นหรือเป็นปุ่มนูน ภายในเปลือกมีต่อมน้ำมันหอมระเหยเป็นจำนวนมาก มีจุกที่หัว และท้ายของผล เมื่อสุก ผลจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง  ด้านในผลประกอบด้วยเนื้อฉ่ำน้ำ มีเมล็ดแทรกบริเวณกลางผล 5-10 เมล็ด เนื้อผลมีรสเปรี้ยวปนขมเล็กน้อย