มะตูมเป็นยืนไม้ต้น เนื้อแข็ง และกิ่งมีหนามขนาดใหญ่ แข็ง ตรง ผลัดใบ ความสูงประมาณ 10-15 เมตร และบางพื้นที่ที่อุดมสมบรูณ์อาจจะสูงถึง 15-25 เมตร เนื้อไม้มีกลิ่นหอม 

ใบมะตูมมีสีเขียวเงามัน มีความยาวประมาณยาว 3-5 เซนติเมตร.ใบย่อย 3 ใบ ลักษณะเป็นรูปไข่ ใบย่อยตรงกลางมีขนาดใหญ่สุด ใบกว้างประมาณ 3-8 เซนติเมตร ยาวประมาณ 4-10 เซนติเมตร ใบด้านข้างทั้งสองกว้างประมาณ 2-5 เซนติเมตร ยาวประมาณ 3-10 เซนติเมตร 

ดอกมะตูมมีสีขาวอมเขียวและมีกลิ่นหอม เป็นดอกสมบูรณ์เพศ ดอกมีขนาดเล็กออกเป็นช่อตามซอกใบและปลายกิ่งจะออกดอกในช่วงเดือนมีนาคม ไปจนถึงเดือนพฤษภาคม 

ผลมะตูมรูปรีกลมหรือรียาว ขนาดกว้าง 8-12 เซนติเมตรและบางพื้นทางที่อาจจะมีขนาดถึง 10-15 เซนติเมตรเลยทีเดียว มีเปลือกมีลักษณะเรียบ เป็นมัน เปลือกหนา และแข็งมาก ผลมะตูมแก่ มีสีเขียวอมเหลือง ผลมะตูมมีสีส้ม รสหวาน มีกลิ่มหอม มียางเหนียวๆสีส้ม และมีเมล็ดจำนวนมากข้างใน