Cây sầu riêng có thể cao tới 40 mét. Lá luôn xanh, đối xứng hình êlip đến hình thuôn dài từ 10–18 cm. Hoa nở từng chùm từ 3-30 trên cành lớn và thân, mỗi hoa có đài hoa và 5 (ít khi 4 hay 6) cánh hoa.

Sầu riêng có thân cây lớn, quả có mùi độc đáo và vỏ có nhiều gai. Quả có dạng hình bầu dục đến tròn, với chiều dài 30 xentimét (12 in) và đường kính 15 xentimét (6 in), và trọng lượng từ 1 đến 2 kg. Cơm của quả thường có màu vàng nhạt.

Trái sầu riêng chín sau 3 tháng sau khi thụ phấn. Trái có thể dài tới 40 cm và đường kính 30 cm, nặng từ 1 đến 7 kg. Trái có thể mọc trên thân cây cành. Sầu riêng có thể có trái sau khi trồng 4 tới 5 năm. Màu của trái có thể từ xanh sang nâu, hình dạng thuôn đến tròn. Bên ngoài có lớp vỏ cứng bao với gai nhọn, và mùi nồng đặc trưng tỏa từ thịt bên trong. Nhiều người xem đó là thơm, nhưng có người cho đó là thối. Cả hai kết quả phẩm bình, tuy mâu thuẫn nhưng đều có lý. Trong trái sầu riêng chín, theo các chuyên gia hóa học, có hơn 100 chất, trong đó có một số thuộc ête (ether) thơm, và một số ête thối, có thành phần lưu huỳnh. Thơm hay thối là kết quả của khứu giác cá nhân: tiếp nhận ête thơm trước tiên, hay tiếp nhận ête thối trước tiên mà thôi.

Một đặc điểm nữa của trái sầu riêng là trái chín chỉ rơi (rụng) vào một thời điểm nhất định trong ngày: trái rơi (rụng) nhiều nhất vào lúc giữa đêm (từ 0 tới 1 giờ) và một số ít vào giữa trưa (12 tới 13 giờ), những giờ khác không có trái rơi (rụng). Nhờ đó con người tránh được tai nạn.

Trái sầu riêng có nhiều "múi", mỗi múi có 1 đến 3 hạt. Phần ăn được là phần thịt (cơm) bao quanh hạt cứng. Hạt có kích cỡ như hạt mít, có thể ăn được nếu được nướng, chiên hay luộc.