ตะคร้อหนามเป็นไม้พุ่มหรือไม้ต้น สูงได้ถึง ๑๕ ม.
ใบประกอบแบบขนนกปลายคู่ เรียงเวียน ก้านใบยาวประมาณ ๕ ซม. ไม่มีหูใบเทียม แกนกลางมีขน ใบย่อย ๘ ใบ เรียงตรงข้าม รูปไข่หรือรูปรี กว้าง ๒.๒-๗ ซม. ยาว ๒.๕-๑๘ ซม. ปลายแหลมหรือมนและมีติ่งแหลมสั้น ๆ โคนมน โคนใบล่างมักเบี้ยว ขอบค่อนข้างเรียบ เป็นคลื่น หรือตอนปลายใบหยักมน แผ่นใบมีขนค่อนข้างแข็งทั้ง ๒ ด้าน โดยเฉพาะบนเส้นกลางใบด้านบน ไม่มีตุ่มใบเส้นแขนงใบข้างละ ๔-๑๑ เส้น ปลายเส้นเชื่อมกันใกล้ขอบใบ เส้นใบย่อยแบบร่างแห เส้นแขนงใบและเส้นใบย่อยเห็นชัดทางด้านล่างของแผ่นใบ ก้านใบย่อยสั้นมาก
ดอกแยกเพศร่วมต้นร่วมช่อ ช่อดอกคล้ายช่อกระจุกแยกแขนง ออกตามซอกใบ ยาวได้ถึง ๓๒ ซม. ช่อดอกมีขนอุย ดอกสีขาว มีกลิ่นหอม เส้นผ่านศูนย์กลาง ๑.๔ ซม. กลีบเลี้ยงสีขาว โคนเชื่อมติดกัน ปลายแยกเป็น ๕ แฉก รูปไข่หรือรูปรี กว้าง ๐.๘-๑.๖ มม. ยาว ๓-๓.๘ มม. กลีบดอก ๔ กลีบ รูปรี ขนาดไม่เท่ากัน กว้าง ๓-๔.๗ มม. ยาว ๔-๗.๒ มม. มักพบว่ามี ๒ กลีบขนาดเล็กกว่า มีเกล็ด ๑ เกล็ด กว้าง ๑.๘-๒.๕ มม. ยาว ๑.๖-๒.๕ มม. จานฐานดอกสีเหลือง รูปเกือกม้า มีขนหยาบแข็ง ดอกเพศผู้มีเกสรเพศผู้ ๘-๙ เกสร ก้านชูอับเรณูสีขาว ยาว ๑.๑-๗.๓ มม.
ผลแบบผลแห้งแตกกลางพู สีน้ำตาล รูปทรงค่อนข้างกลม กว้าง ๓.๗-๔ ซม. ยาว ๓.๕-๔ ซม. มีหนามยาวเรียวทั่วผล ยาวได้ถึง ๓ ซม. และมีขนหยาบแข็งแทรก ผนังผลหนาประมาณ ๕ มม. ด้านในเกลี้ยง เมล็ดรูปทรงค่อนข้างรี กว้าง ๑.๖-๑.๗ ซม. ยาว ๑.๕-๒.๑ ซม. มี ๓ เมล็ด มีเยื่อหุ้มเมล็ด ขั้วเมล็ดใหญ่
ตะคร้อหนามมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภาคตะวันออก และภาคตะวันตกเฉียงใต้ พบตามป่าดิบ ป่าละเมาะป่าเบญจพรรณ และที่โล่ง ที่สูงจากระดับทะเลปานกลาง ๑๐๐-๓๕๐ ม. ออกดอกเดือนมกราคมถึงสิงหาคม เป็นผลเดือนมีนาคมถึงพฤศจิกายน ในต่างประเทศพบที่กัมพูชา.