Ce petit arbre, surnommé bois de fer à cause de son bois très dur, peut atteindre 12 mètres de haut. Le tronc droit et mince est couvert d'une écorce brun grisâtre qui se détache en minces lanières rectangulaires, retroussées aux deux extrémités.
Les rameaux sont grêles, luisants et brun rougeâtre foncé. Les bourgeons pointus, brun verdâtre, et légèrement pubescents forment un angle ouvert avec le rameau.
Les feuilles alternes de l’ostryer de Virginie sont disposées en deux rangées le long du rameau. Elles sont ovées, acuminées et doublement dentées. Leur dessus est vert jaunâtre foncé et leur dessous plus pâle et duveteux. L'automne, leur couleur est jaune terne.
Les fleurs sont groupées en chatons verdâtres. Les fruits groupés en grappes pendantes ressemblent à ceux du houblon. La grappe mesure de 4 à 5 cm de long et est formée de petits sacs blancs ou verdâtres. Chacun des sacs renferme une graine appelée nucule (du latin nucula qui signifie « petite noix »).