ต้นนนทรี เป็นไม้ต้นผลัดใบขนาดกลาง ลำต้นค่อนข้างเปลาตรง สูง 8-15 เมตร ชอบขึ้นตามป่าชายหาด เปลือกสีเทาค่อนข้างเรียบหรือแตกเป็นสะเก็ดเล็กๆ ทั่วไป เรือนยอดเป็นรูปร่มหรือทรงกลมกลายๆ ตามกิ่งและก้านอ่อนจะมีขนสีน้ำตาลแดงทั่วไป ส่วนกิ่งแก่เกลี้ยง 

ใบนนทรี เป็นช่อเรียงสลับเวียนกันถี่ๆ ตามปลายกิ่งดูเป็นกลุ่ม ช่อหนึ่ง ยาว 20-27 ซม. ประกอบด้วยแขนงใบย่อยที่ออกตรงข้ามกันเป็นคู่ๆ 9-13 คู่ แขนงย่อยคู่ต้นๆ จะสั้นกว่าคู่ที่ถัดไป แต่คู่ที่อยู่ที่ปลายช่อก็จะสั้นเช่นกัน ใบย่อยเล็กรูปร่างคล้ายเมล็ดข้าวสารแบนๆ กว้างประมาณ 5 มม. ยาว 10-15 มม. โคนใบเบี้ยว ปลายใบทู่ๆ หลังใบสีเขียวเข้มกว่าท้องใบ โคนก้านใบ ก้านแขนงย่อย และก้านช่อบวม หูใบเป็นเส้นเรียว 

ดอกนนทรี ออกดอกเป็นช่อขนาดใหญ่ตั้งขึ้น โดยจะออกตามง่ามใบหรือที่ปลายกิ่ง มีกิ่งแขนงในช่อดอก ช่อดอกมีความยาวประมาณ 20-30 เซนติเมตร และกว้างประมาณ 20 เซนติเมตร ดอกย่อยเป็นสีเหลืองสด กลีบดอกมี 5 กลีบ กลีบดอกมีลักษณะบางและค่อนข้างยับย่น โคนกลีบมีขนสีน้ำตาลอยู่ประปราย ดอกเมื่อบานเต็มที่จะกว้างประมาณ 1.6-1.8 เซนติเมตร ส่วนกลีบเลี้ยงดอกมี 5 กลีบ ขอบกลีบวางเกยทับกัน ดอกมีเกสรเพศผู้จำนวน 10 อัน โดยทั่วไปจะเริ่มออกดอกในช่วงเดือนกุมภาพันธ์ถึงเดือนมีนาคม และออกดอกทั้งต้นในช่วงเดือนมีนาคมถึงเดือนพฤษภาคม แต่อาจขยายเวลาได้ตามลักษณะของดินฟ้าอากาศในแต่ละปี และลักษณะของพันธุกรรมของต้นนนทรีแต่ละต้น 

ผลนนทรี ออกผลเป็นฝัก ฝักมีลักษณะแบนเป็นรูปหอก ปลายฝักและโคนฝักเรียวแหลม มีขนาดกว้างประมาณ 2 เซนติเมตร และยาวประมาณ 5-12 เซนติเมตร ฝักสดเป็นสีเขียวพอแห้งแล้วจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล ภายในฝักมีเมล็ดวางตัวเรียงขวางกับฝัก ประมาณ 1-4 เมล็ด เมล็ดมีความแข็งแรงมีรูปร่างและขนาดเท่าใบย่อย โดยฝักจะแก่ในช่วงเดือนพฤศจิกายน