毛白杨乔木，高达30米。树皮幼时暗灰色，壮时灰绿色，渐变为灰白色，老时基部黑灰色，纵裂，粗糙，干直或微弯，皮孔菱形散生，或2-4连生；树冠圆锥形至卵圆形或圆形。侧枝开
毛白杨器官特写展，雄株斜上，老树枝下垂；小枝（嫩枝）初被灰毡毛，后光滑。芽卵形，花芽卵圆形或近球形，微被毡毛。长枝叶阔卵形或三角状卵形，长10-15厘米，宽8-13厘米，先端短渐尖，基部心形或截形，边缘深齿牙缘或波状齿牙缘，上面暗绿色，光滑，下面密生毡毛，后渐脱落；叶柄上部侧扁，长3-7厘米，顶端通常有2(3-4)腺点；短枝叶通常较小，长7-11厘米，宽6.5-10.5厘米（有时长达18厘米，宽15厘米），卵形或三角状卵形，先端渐尖，上面暗绿色有金属光泽，下面光滑，具深波状齿牙缘；叶柄稍短于叶片，侧扁，先端无腺点。雄花序长10-14(20)厘米，雄花苞片约具10个尖头，密生长毛，雄蕊6-12，花药红色；雌花序长4-7厘米，苞片褐色，尖裂，沿边缘有长毛；子房长椭圆形，柱头2裂，粉红色。果序长达14厘米；蒴果圆锥形或长卵形，2瓣裂。花期3月，果期4月（河南、陕西）-5月（河北、山东）。
品种分类毛白杨拉丁名：Populus tomentosa var. tomentosa
截叶毛白杨拉丁名：Populus tomentosa var. truncata Y. C. Fu et C. H. Wang树冠浓密，树皮灰绿色，光滑，皮孔菱形，小，多为2个以上横向连生，呈线形；短枝叶基 部通常为截形，发叶较早，生长较原变种快。产陕西（武功及周至两县境内）；渭河沿岸有造林。模式标本采自周至县。抱头毛白杨（变种）抱头白（河南）拉丁名：Populus tomentosa var. fastigiata Y. H. Wang 主干明显，树冠狭长，侧枝紧抱主干。生长较快，23年生树高20米，胸径30厘米，根深冠窄不胁地，适农田林网及四旁绿化栽培。产河北南部、山东西部、河南、甘肃（文县）有栽培。模式标本采自山东武城。
