ขี้เหล็ก เป็นไม้ขนาดกลาง มีลำต้นสูงประมาณ 5-15 เมตร ลำต้นมีลักษณะไม่สมมาตร ไม่เป็นวงกลม และมักบิดงอ เปลือกลำต้นมีสีเทาอมดำ เปลือกแตกเป็นร่องเล็ก ๆ ตามยาว เมื่อจับจะรู้สึกสาก มือ ลำต้นแตกกิ่งจำนวนมาก เป็นทรงพุ่มใหญ่ ใบประกอบแบบขนนกชนิดใบคู่ ใบแตกออกบริเวณ กิ่ง เรียงสลับกัน ประกอบด้วยใบหลักยาวประมาณ 15-25 ซม. แต่ละใบหลักประกอบด้วยใบย่อย เรียงเป็นคู่ 7-16 คู่ ใบย่อยมีรูปร่างรี โคนใบ และปลายใบมน แต่หลักเว้าตรงกลางของปลายใบเล็กน้อย ใบยาวประมาณ 3.5-4 ซม. กว้างประมาณ 1.5-2 ซม. ใบจะเริ่มแก่ในช่วงต้นฤดูฝน ดอก แทงออกเป็นช่อขนาดใหญ่ บริเวณปลายกิ่งเท่านั้น ช่อดอกยาวประมาณ 20-40 ซม. แต่ละช่อประกอบด้วยดอกจำนวนมาก มากกว่า 10 ดอก ดอกประกอบด้วยกลีบรองดอก 3-4 กลีบ กลีบดอกมีสีเหลืองเข้ม จำนวน 5 กลีบ ที่มีขนาดเท่ากัน ถัดมาภายในเป็นเกสรตัวผู้ 10 อัน ถัดมาเป็นเกสรตัวเมีย และรังไข่ ฝัก และเมล็ด ผลขี้เหล็ก เรียกว่า ฝัก มีลักษณะแบนยาว ฝักอ่อนมีสีเขียว ฝักแก่มีสีน้ำตาลอมดำ ขนาดฝักกว้าง 1.5 ซม. ยาว 15-25 ซม. ภายในฝักมีเมล็ดเรียงตามความยาวของฝัก จำนวน 20-30 เมล็ด เมล็ดมีรูปร่างรีแบน สีน้ำตาลอมดำ.