ขี้อ้ายเป็นไม้ต้น ผลัดใบ สูงได้ถึง ๑๘ ม. ลำต้นตรง โคนต้นมักเป็นพอนต่ำ เปลือกสีเทาหรือน้ำตาลอ่อน เรียบและมักแตกล่อนเป็นสะเก็ดบาง เปลือกด้านในสีแสด
ใบเดี่ยว เรียงเวียนหรือเรียงเกือบตรงข้าม รูปรี รูปรีแกมรูปไข่ หรือรูปไข่กลับ กว้าง ๑.๕-๕.๕ ซม. ยาว ๓.๕-๑๑ ซม. ปลายเรียวแหลม โคนสอบหรือมน และมีต่อมคู่ใกล้โคนใบ ขอบเรียบ แผ่นใบหนาหรือค่อนข้างหนา ใบอ่อนมีขนประปราย เส้นแขนงใบข้างละ ๖-๙ เส้น เส้นใบย่อยแบบขั้นบันไดเห็นชัดทางด้านล่าง ก้านใบยาว ๐.๕-๑.๒ ซม. ก้านใบและเส้นกลางใบเป็นสีชมพูอ่อนเมื่อแห้ง
ช่อดอกแบบช่อแยกแขนง ออกตามง่ามใบและปลายกิ่ง กว้าง ๓-๖ ซม. ยาว ๔-๘ ซม. ก้านช่อดอกยาว ๑-๓ ซม. ช่อย่อยแบบช่อเชิงลด ยาว ๑.๕-๕ ซม. ก้านช่อย่อยยาว ๐.๕-๑ ซม. ทุกส่วนมีขนนุ่มหนาแน่น ดอกแยกเพศต่างช่ออยู่ร่วมต้น กลิ่นหอมอ่อน ดอกเพศผู้กลีบเลี้ยงโคนติดกันเป็นรูปถ้วย กว้างและยาวประมาณ ๓ มม. ด้านนอกเกลี้ยงส่วนด้านในมีขน ปลายแยกเป็นแฉกรูปสามเหลี่ยม ๔ แฉก หรือบางครั้งพบมี ๕ แฉก ไม่มีกลีบดอก เกสรเพศผู้ ๘ อัน ดอกเพศเมียคล้ายดอกเพศผู้ รังไข่อยู่ใต้วงกลีบ รูปกระสวย ยาวประมาณ ๑ มม. มีขนคลุม มีสันตามยาว ๓ สัน มี ๑ ช่อง และมีออวุล ๒ เม็ด ก้านยอดเกสรเพศเมียยาวประมาณ ๓ มม. ปลายแหลม
ผลแบบผลผนังชั้นในแข็ง รูปกระสวย มีครีบตามยาว ๓ ครีบ ขนาดรวมทั้งครีบ กว้าง ๑.๕-๒ ซม. ยาว ๒-๓.๕ ซม.
ขี้อ้ายมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทั่วทุกภาค ขึ้นตามป่าเบญจพรรณและป่าดิบแล้ง ที่สูงจากระดับน้ำทะเล ๑๐๐-๖๐๐ ม. ออกดอกและเป็นผลระหว่างเดือนมิถุนายนถึงพฤศจิกายน ในต่างประเทศพบที่พม่า จีนตอนใต้ ภูมิภาคอินโดจีน และมาเลเซีย
เนื้อไม้ใช้ทำเครื่องตกแต่งบ้าน ต่อเรือ และเครื่องมือเกษตรกรรม.