高25m以上，树皮淡红褐色，叶长约35mm，小叶4～6对，革质而由光泽，卵形或卵状披针形，两侧不对称，长
10～16cm，全缘，先端长渐尖，基部偏斜，下面网脉细致明显，圆锥花序腋生，长6～15cm，花萼浅杯状，5裂，花瓣白色。果卵形，径约8cm，种子多数，连翅长达7cm。海南花期3～4月，果翌年3～4月成熟。纵切面上，导管线明显呈深红黑色条纹。
一回偶数羽状复叶、对生，小叶3至7对，呈斜卵形，叶前端尾尖，叶长约6至21公分，叶表亮丽、革质，在三、四月间有短暂落叶，但随即萌发新芽；为小型花，圆锥花序顶生或腋生；蒴果很大棕褐色木质状呈卵形，长约16公分，成熟时从基部开裂为五瓣，种子有长翅状，掉落时像竹蜻蜓般以螺旋状旋转飘散。温室内另植有同属的小叶桃花心木，两者最大的区别，除了叶子大小之外，大叶桃花心木幼枝皮孔较少，小叶桃花心木则布满皮孔。
大叶桃花心木主干笔直，幼树不耐风吹，容易因犟风而倒伏；成树以後，在主干基部会长出板根，帮助植物体不会因为犟风吹袭而造成伤害。