大型沉香树通常高度可达15-18米，树干粗壮笔直，树皮呈现暗灰色且表面平滑，纤维柔韧性强。其叶片为革质圆形或椭圆形，长5-9厘米，表面暗绿或紫绿色，背面浅绿，叶脉呈羽状平行分布。春夏之交会开出芳香黄绿色的伞形花序，果实为卵球形蒴果，成熟时裂开露出褐色种子。最具辨识度的是树干受伤后形成的碳化创面，这是多年结香过程中树脂沉积与自然氧化的结果，表面呈现深咖啡至黑色，并散发独特幽香。

作为古玩收藏领域的专业研究对象，沉香树的形态特征与其结香品质直接相关。从植物分类学角度，这类大型乔木属于瑞香科沉香属，学名Aquilaria sinensis，是我国特有的国家二级保护树种。其结香机制源于树木对外界伤害（如虫蛀、雷击、真菌感染）的防御反应，分泌的树脂经数十年沉积氧化形成珍贵香料。权威研究表明，野生老沉香树具备三个核心鉴定特征：一是树干直径通常超过40厘米，年轮纹理致密；二是创面碳化层厚度达2厘米以上，这是人工催香无法模拟的时间印记；三是皮油层（树皮下树脂薄膜）呈琥珀色半透明状，这类自然结香产物每克市价可达万元。在现存记载中，海南尖峰岭保护区曾发现树龄超300年的野生沉香树，其主干结香部分重达17公斤，创面碳化程度与树脂渗透深度形成鲜明层次，这类标本已成为学界研究天然沉香的黄金标准。值得注意的是，现代植物DNA分析证实，优质沉香必须来源于树龄30年以上的成熟个体，其中树高超过10米的大型植株结香概率是幼树的4.7倍，这与树木体内倍半萜类化合物积累量呈正相关。收藏界公认"一木五香"现象——即同一棵大树因不同部位受伤形成的沉香可能具备蜜香、乳香、花香、果香和凉韵五种香韵变化，这种复杂性正是大型沉香树作为活体文化遗产的独特价值所在。