ตาลเดี่ยวเป็นปาล์มลำต้นเดี่ยว สูงได้ถึง ๑ ม. ลำต้นสั้นมาก เส้นผ่านศูนย์กลาง ๔-๗ ซม.
ใบเดี่ยว เรียงเวียน มี ๑๐-๒๓ ใบ รูปมือ กว้าง ๐.๕-๑ ม. ยาว ๐.๖-๑.๑ ม. ปลายแยกเป็นแฉกลึกตามแนวรัศมีเกือบถึงโคน ๑๑-๑๙ แฉก แต่ละแฉกรูปคล้ายสามเหลี่ยม ขนาดไม่เท่ากัน แฉกกลางมีขนาดใหญ่กว่าแฉกอื่น กว้าง ๕-๓๑ ซม. ยาว ๓๕-๕๕ ซม. มีเส้นใบจากโคนใบ ๑๔-๑๖ เส้น แฉกข้างใกล้โคนสั้นที่สุด ยาว ๒๔-๓๐ ซม. มีเส้นใบจากโคนใบ ๑-๒ เส้น แผ่นใบแต่ละแฉกหนาคล้ายแผ่นหนัง เกลี้ยงทั้ง ๒ ด้าน พับจีบเป็นร่องเห็นชัดบริเวณปลายและโคนเส้นใบ บริเวณกลางเส้นใบพับจีบตื้น ๆ ก้านใบยาว ๑-๒ ม. เป็นร่องทางด้านบน นูนเด่นชัดทางด้านล่าง โคนมีขนาดใหญ่ หนา ขอบก้านใบบริเวณใกล้โคนมีหนามรูปสามเหลี่ยมแคบ ยาวได้ถึง ๓ มม. กระจายไม่สม่ำเสมอ ผิวเป็นมันวาว กาบใบยาว ๒๐-๓๕ ซม. ระยะใบอ่อนมีลิ้นกาบใบยาวได้ถึง ๒๐ ซม.
ช่อดอกแบบช่อแยกแขนง มี ๒-๔ ช่อ ออกตามซอกกาบใบ ยาว ๒๐-๗๐ ซม. ตั้งตรง มีขนสั้นสีน้ำตาลทองประปรายตามช่อดอก ช่อแขนงย่อยแบบช่อเชิงลด มี ๑-๓ ช่อ ก้านช่อดอกยาว ๑๐-๒๐ ซม. ก้านช่อแขนงย่อยยาว ๔-๑๒ ซม. มีใบประดับคล้ายหลอด ยาว ๑๑-๒๖ ซม. แบน ปลายมน มีขนสีขาวและสีน้ำตาลรูปดาวหนาแน่นตามใบประดับและใบประดับย่อย ช่อแขนงย่อยมีดอกได้ถึง ๖๐ ดอก ดอกสมบูรณ์เพศออกเดี่ยว ๆ พบบ้างที่ออกเป็นคู่ ก้านดอกยาว ๑-๒ มม. มีใบประดับย่อยรูปสามเหลี่ยม เห็นไม่ชัด กลีบเลี้ยงและกลีบดอกมีขนสั้นสีน้ำตาลทองประปราย กลีบเลี้ยงยาว ๑-๒ มม. โคนเชื่อมติดกันเป็นรูปกรวย ปลายแยกเป็น ๓ แฉก แต่ละแฉกรูปสามเหลี่ยม ตั้งตรง โคนบางและมีริ้ว ปลายตัดถึงแหว่งไม่เป็นระเบียบ กลีบดอกสีขาวนวล ยาว ๓-๔ มม. โคนเชื่อมติดกันเป็นหลอด ปลายแยกเป็น ๓ แฉก แต่ละแฉกรูปสามเหลี่ยม เรียงจดกันในดอกตูม เกสรเพศผู้ ๖ เกสร ติดบนกลีบดอก ยาว ๒-๒.๕ มม. ก้านชูอับเรณูสั้น รูปลิ่มแคบ อับเรณูรูปไต ยาวประมาณ ๐.๕ มม. แตกตามยาว รังไข่อยู่เหนือวงกลีบ รูปทรงกระบอก ยาว ๑.๕-๒ มม. เกลี้ยง มี ๓ ช่อง แต่ละช่องมีออวุล ๑ เม็ด ก้านยอดเกสรเพศเมียยาวประมาณ ๑.๕ มม. ยอดเกสรเพศเมียเป็นตุ่ม
ผลแบบผลผนังชั้นในแข็ง รูปทรงกลม เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๑ ซม. ผลอ่อนสีเขียว สุกสีส้มถึงสีแดง ผิวเรียบ ผนังผลชั้นกลางมีเนื้อ ผนังผลชั้นในบางและเปราะ มีกลีบเลี้ยงติดทน มีเมล็ด ๑ เมล็ด
ตาลเดี่ยวมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือและภาคใต้ พบตามป่าดิบระดับต่ำจนถึงป่าดิบเขา ออกดอกเดือนมกราคมถึงเมษายน ในต่างประเทศพบที่คาบสมุทรมาเลเซีย.