Орех серый – листопадное дерево, похожее на орех маньчжурский. Серый орех отличается быстрым ростом, максимальная высота 30 метров (обычно 15-20). Своё название «серый» орех получил из-за цвета веточек (они имеют серый оттенок в отличие от ореха маньчжурского, у которого веточки имеют коричный цвет). Кора серая, гладкая у молодых растений с возрастом становится бороздчатой. Листья сложные, формой похожи на листья ореха маньчжурского, но короче.
Обычно длина листа не превышает одного метра. Цветет в конце мая начале июня. Мужские цветы — длинные сережки достаточно декоративны. Плоды собраны в небольшие кисти по 3-5, созревают в конце сентября. Орехи покрыты зеленым околоплодником. Плоды имеют на поверхности видимые рёбра. Скорлупа ореха извилиста, напоминает вставшие дыбом чешуйки рыб. Эти чешуйки прочно удерживают зелёную оболочку ореха. Отделить её от ореха очень сложно. Сверху оболочка липкая, смолистая.
На вкус горькая, йодистая. Долго остаётся зелёной и часто так и уходит под снег. Все эти приспособления нужны для защиты от белок. В ботанических садах они сначала используют в пищу орехи маньчжурские, а серые лишь в оттепели или ранней весной. Орехи, не прикрытые листьями или землёй, к весне теряют всхожесть. Плодоносить начинает с 10-15 лет.
Серый орех морозостоек, газоустойчив, светолюбив, требователен к влажности и плодородию почвы, плохо переносит сухость воздуха. В его листве содержаться естественные гербициды, подавляющие рост других растений. Это дерево уникально своей зимостойкостью. На Американском континенте это самый холодостойкий из орехов. В Евразии подобная морозостойкость есть только у ореха маньчжурского.
Орехи вкуснее грецких. Ядро серого ореха отличается высокой жирностью и хорошим вкусом.