山東毛白楊是大喬木，樹皮灰白色，樹高達(dá)25米。老時(shí)深灰色，縱裂;幼枝有灰色絨毛，老枝平滑無毛，芽稍有絨毛。葉互生;長枝上的葉片三角狀卵形，長10-15厘米，寬8-12厘米，先端尖，基部平截或近心形，具大腺體2枚，邊緣有復(fù)鋸齒，上面深綠色，疏有柔毛，下面有灰白色絨毛，葉柄圓長2.55.5厘米。
山東毛白楊老枝上的葉片較小，邊緣具波狀齒，漸無毛;短枝上的葉更小，卵形或三角形，有波齒，反面無毛，柔荑花序，雌雄異株，先葉開放;雄花序長約1014厘米;苞片卵圓形，尖裂、具長柔毛，雄蕊/雌。