黄皮为常绿灌木或小乔木,高可达12米。幼枝、花轴、叶轴、叶柄及嫩叶下面脉上均有集生成簇的丛状短毛及长毛,有香味。黄皮的根为黄色,由主根、侧根和须根组成。主根和侧根表面往往有裂纹。用嫁接苗种植的植株主根不如种子繁殖的实生苗发达,一般扎根深度为30~70厘米,侧根和须根较发达,主要分布在树冠滴水线内外30~50厘米的土层内。黄皮的幼枝为嫩绿色,表面密生短茸毛,老熟枝条密生粒状凸起,树皮呈暗褐色、有纵裂。黄皮的芽为复芽、由4小片组成,呈现四方形。茁壮的芽非常饱满、深绿色,顶端优势比较明显。
奇数羽状复叶互生;小叶柄长4~8毫米;小叶片长5~13厘米,顶端1枚最大,向下逐渐变小,呈卵形或椭圆状披针形,长6~13厘米,宽2.5~6厘米,先端锐尖或短渐尖,基部宽楔形,不对称,边浅波状或具浅钝齿,叶面中脉常被短细毛。小叶9~13片,长:宽为2∶1,复叶长度为25~30厘米。新抽出的嫩叶为淡绿色,平坦伸展,叶片40~50天老熟,老熟叶片有时会自然向内微卷。圆锥花序顶生,花序长度为10~40厘米,直立,基部有10~20个分枝,一个花序上有小花10朵至数千朵不等;每一个小花柄上一般有3个花蕾,其中中间的花先开,两边的花后开,花蕾呈圆球形,有5条稍凸起的纵脊棱;花萼裂片呈阔卵形,长约1毫米,外面被短茸毛,花瓣4~5枚,长圆形,长约5毫米,两面被短茸毛或内面无毛;雄蕊7~10枚,长短相间,长的与花瓣等长,花丝线状,下部稍增宽,雌蕊淡绿色;子房密被直长茸毛,花盘细小,子房柄短。
黄皮果圆形、椭圆形或阔卵形,长1.5~3厘米,宽1~2厘米,淡黄至暗黄色,完全成熟时为黄色或褐色,被细茸毛,果肉乳白色,半透明;种子0~7粒,子叶深绿色,外面有一层较薄的种皮包裹,种子的上面一小部分为浅褐色,像一顶帽子覆盖种子,下部分包含了种子的胚轴,可以明显看到下部分有凸起。花期3-5月,果期7-8月。在海南其花果期均提早1~2个月,一般黄皮开花在春节前后。果期最早的年份可以从农历的四月初开始到农历的七月中下旬,一般年份从农历的端午节前后开始,最晚到农历七月中下旬,大约有2个月的果实采摘期。