Le Peuplier faux-tremble est un arbre de taille moyenne atteignant 25 m de hauteur. Son tronc est droit, long et dépourvu de branches sur la plupart de sa longueur, d’un diamètre moyen de 40 cm à sa base. Sa cime est courte et arrondie. Ses racines sont superficielles et très étalées.

Son écorce est lisse, d’apparence cireuse, d’une couleur vert pâle sur les tiges les plus jeunes à une couleur vert gris et marquée de nombreux traits horizontaux chez les jeunes arbres. L’écorce s’assombrit et devient plus écaillée avec l’âge.

Ses feuilles sont simples et alternes. Elles sont de forme ovale et ont une dimension allant de trois à sept centimètres de longueur. Elles ont de 20 à 30 petites dents sur leur bord. La face supérieure de la feuille est vert foncé et le dessous plus jaunâtre. Le pétiole est aplati, grêle et généralement plus long que la limbe. Les feuilles s’agitent à la moindre brise ce qui donne l’impression que tout le feuillage « tremble ».

Sa floraison est printanière et a lieu avant l’apparition des feuilles. Elle est composée de chatons mâles et femelles pendants2. Le chaton femelle, d’une longueur de 10 cm est composé de capsules coniques, étroites et glabres. Chaque capsule mesure de cinq à sept millimètres de longueur et renferme une dizaine de graines.
L’automne, ses feuilles prennent une teinte dorée, puis virent au gris jaunâtre avant de tomber.