El castaño es un árbol de buen porte, con alturas en torno a los 30 metros y una copa amplia con grandes ramas abiertas hacia fuera de la misma. Sin embargo los ejemplares cultivados para la recolección de la castaña suelen presentar un aspecto muy diferente debido al trasmoche. El castaño es un árbol muy longevo, que puede vivir entre 500 a 1.500 años y su crecimiento es rápido al principio tornando a más pausado, con la edad el tronco se va ahuecando hasta quedar reducido a un anillo exterior de madera.
La corteza del castaño es lisa y de color gris durante los primeros 15 o 20 años de vida del árbol y después se vuelve de color castaño oscuro y aparece agrietada y hendida. Las ramillas más finas que sustentan las hojas son de color pardo rojizo y no presentan pilosidad, sin embargo sí muestran las cicatrices dejadas por las hojas de años anteriores. Las hojas son grandes, de hasta 25 centímetros, y comparativamente estrechas (de 5 a 8 centímetros), con el margen notoriamente dentado. El haz de la hoja no presenta pilosidad y es algo brillante, de un tono más oscuro que el envés, en el cual sí encontramos pequeños pelillos.
El castaño es una especie monoica, es decir, presenta en el mismo individuo flores macho y flores hembras, que florecen en primavera-verano. Las flores macho se concentran en amentos relativamente largos, de 13 a 30 centímetros, que son verdes al principio y tornan al amarillo a lo largo de su desarrollo. El viento es el encargado de llevar el polen hasta las flores hembra, que aparecen en pequeños grupos de 1 a 3 flores en la base de los amentos masculinos. El desarrollo de las flores polonizadas dará lugar a la conocida castaña.
Las castañas aparecen envueltas en una cúpula espinosa de 10 centímetros de diámetro y color verde. Cada cúpula encierra entre una y tres castañas, de 2,5 a 5 centímetros de longitud y acabadas en un ápice agudo. Cuando la castaña está madura la copa amarillea, seca y se abre en cuatro valvas liberando así las castañas, aunque a menudo caen al suelo antes de abrirse. Este es un fruto sumamente nutritivo y como tal ha sido durante siglos un importante elemento en la dieta del norte de la península y sigue siendo de suma importancia en la dieta de multitud de especies del bosque, como roedores, ardillas o jabalíes.
El castaño prefiere sustratos ácidos o neutros y aparece en suelos sueltos, húmedos y profundos, aunque huye de los que presentan encharcamiento o son muy compactos. En Galicia es muy común, especialmente como especie cultivada junto a las aldeas de montaña, formando comunidades dominadas en su totalidad por esta especie que se denominan sotos y que pueden llegar a tener un tamaño considerable.
También aparece, sin embargo, integrado en fragas autóctonas de todo tipo.
