ขี้อ้ายเป็นไม้ต้น สูงได้ถึง ๓๐ ม. เรือนยอดค่อนข้างกลม เปลือกนอกสีเทาหรือเทาอมน้ำตาล เปลือกในสีแดงอมชมพู กิ่งอ่อนเกลี้ยงหรือมีขนประปราย มีช่องอากาศหนาแน่น
ใบประกอบแบบขนนกปลายคี่ เรียงเวียน ก้านใบยาว ๔-๘ ซม. ด้านบนแบน มีใบย่อย ๕ ใบ พบน้อยที่มี ๓ ใบ เรียงตรงข้าม ใบย่อยรูปรี รูปขอบขนาน หรือรูปรีแกมรูปขอบขนาน กว้าง ๓-๗ ซม. ยาว ๔-๑๕ ซม. มักเบี้ยวเล็กน้อย ใบย่อยที่ปลายมีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยปลายเรียวแหลมหรือยาวคล้ายหาง โคนรูปลิ่มหรือมนขอบเรียบ แผ่นใบหนาคล้ายแผ่นหนัง เกลี้ยงทั้ง ๒ ด้าน ด้านบนเป็นมัน เส้นแขนงใบข้างละ ๔-๑๐ เส้น ปลายโค้งขึ้นจรดกันก่อนถึงขอบใบ ด้านบนเป็นร่องตื้น ด้านล่างนูนเป็นสัน เส้นใบย่อยแบบร่างแหละเอียด เห็นชัดทางด้านล่าง ช่องว่างระหว่างเส้นใบย่อยมีลักษณะคล้ายจุดสีขาวแกมเหลืองกระจายทั่วไป ก้านใบย่อยของใบคู่ตรงข้ามยาว ๐.๕-๒ ซม. ส่วนก้านใบย่อยของใบที่ปลายยาว ๑.๕-๔.๕ ซม. ด้านบนแบนเล็กน้อย เกลี้ยง หรือมีขนประปราย
ช่อดอกแบบช่อแยกแขนงออกตามปลายกิ่งหรือซอกใบใกล้ปลายกิ่ง ทั้งช่อยาว ๘-๑๕ ซม. ก้านช่อดอกยาว ๑-๗ ซม. ก้านและแกนช่อมีขนประปราย มีช่องอากาศกระจายทั่วไป แต่ละช่อมีดอกจำนวนมาก ก้านดอกสั้นใบประดับรูปใบหอก ยาว ๑-๓ มม. ดอกเล็ก สีขาวหรือขาวแกมเขียว กลิ่นหอม กลีบเลี้ยงโคนเชื่อมติดกันเล็กน้อย ปลายแยกเป็น ๕ แฉก แต่ละแฉกรูปไข่ ยาว ๐.๕-๑ มม. มีขนทั้ง ๒ ด้าน หรือด้านในเกลี้ยง กลีบดอก ๕ กลีบ รูปขอบขนานหรือรูปใบหอก ยาว ๓-๔ มม. ปลายแหลม ด้านนอกมีขนหนาแน่น ด้านในเกลี้ยงหรือมีขนเล็กน้อย เกสรเพศผู้ ๑๐ เกสร สั้นกว่ากลีบดอกเล็กน้อย ก้านชูอับเรณูเชื่อมติดกันที่โคนและมีขนประปราย อับเรณูรูปไข่ แตกตามยาว จานฐานดอกเป็นวงแหวน มีขนที่ขอบด้านบน รังไข่อยู่เหนือวงกลีบรูปทรงกลม มีขน มี ๒ ช่อง แต่ละช่องมีออวุล ๑ เม็ด ก้านยอดเกสรเพศเมียรูปทรงกระบอก ยอดเกสรเพศเมียรูปกรวยสั้น
ผลแบบผลมีเนื้อหนึ่งถึงหลายเมล็ด รูปทรงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง ๐.๘-๑.๕ ซม. ผนังผลบางแต่เหนียวคล้ายหนัง ผิวมีขน ผลอ่อนสีเขียว สุกสีเหลืองหรือสีเหลืองอมน้ำตาล เมล็ดรูปทรงกลมหรือเกือบกลม เส้นผ่านศูนย์กลาง ๐.๖-๑.๒ ซม. มี ๑-๒ เมล็ด มีเยื่อนุ่มสีขาวนวลหรือสีน้ำตาลหุ้ม รสหวาน
ขี้อ้ายมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทั่วทุกภาค พบขึ้นตามป่าดิบและป่าเบญจพรรณ ที่สูงตั้งแต่ใกล้ระดับทะเลถึงประมาณ ๑,๐๐๐ ม. ออกดอกเดือนธันวาคมถึงเมษายน เป็นผลเดือนมีนาคมถึงพฤศจิกายนในต่างประเทศพบที่อินเดีย ภูฏาน บังกลาเทศ เมียนมาภูมิภาคอินโดจีน และมาเลเซีย
ประโยชน์ เนื้อไม้ใช้ในการก่อสร้าง เยื่อหุ้มเมล็ดมีรสหวาน กินได้ สรรพคุณด้านสมุนไพรใช้รากแก้ไข้แก้อักเสบ แก้ท้องร่วง แก้ปวดเมื่อย เปลือกต้นเป็นยาแก้ท้องร่วง แก้บิด ล้างแผล ห้ามเลือด รักษาฝีหนอง แก้บวม ขับพยาธิ เนื้อไม้ใช้ดับพิษร้อน แก้ไข้ แก้บวม แก้ปวดเมื่อย ดอกและผลแก้บิด รักษาฝีหนอง ขับพยาธิ.