จันทน์หอมเป็นไม้พุ่มขนาดใหญ่หรือไม้ต้น สูงได้ถึง ๕ ม. กิ่งอ่อนรูปทรงกระบอก เปลือกสีเขียว เกลี้ยงกิ่งแก่เปลือกสีเทาหรือสีน้ำตาล เกลี้ยง เรียบหรือมีรอยแตกตื้น ๆ
ใบเดี่ยว เรียงตรงข้ามสลับตั้งฉาก รูปรี กว้าง ๔-๗ ซม. ยาว ๑๒-๑๗.๕ ซม. ปลายแหลมหรือเรียวแหลม โคนสอบเรียวหรือรูปลิ่ม ขอบเรียบหรือเป็นคลื่นเล็กน้อย แผ่นใบบางคล้ายกระดาษ ด้านบนสีเขียวอ่อนเกลี้ยงหรือมีขนประปรายตามเส้นใบ ด้านล่างสีจางกว่ามีขนสั้นประปราย เส้นแขนงใบข้างละ ๑๐-๑๓ เส้น เห็นไม่ชัดทางด้านล่าง โดยทั่วไปมีตุ่มใบอยู่ตามซอกระหว่างเส้นแขนงใบกับเส้นกลางใบ ก้านใบยาว ๑.๒-๒ ซม. เกลี้ยงหรือมีขนเล็กน้อย หูใบระหว่างก้านใบรูปสามเหลี่ยมกว้างหรือรูปสามเหลี่ยม มีรยางค์ ยาว ๕-๗ มม. ร่วงง่าย
ช่อดอกแบบช่อกระจุกซ้อนคล้ายช่อเชิงหลั่นออกตามยอด ช่อตั้งขึ้น กว้าง ๕-๘ ซม. ยาว ๘-๑๕.๕ ซม. มีดอกจำนวนมาก ช่อแขนงมี ๓-๔ แขนงหลัก ออกเกือบตรงข้าม แตกแขนงแบบแยกสาม ก้านและแขนงช่อมีขนสั้น ก้านช่อดอกยาวได้ถึง ๑ ซม. ใบประดับ ๓ ใบ ใบประดับที่อยู่ด้านข้างมี ๒ ใบ เรียงตรงข้าม รูปสามเหลี่ยม รูปรี หรือมีลักษณะคล้ายใบแท้จริงแต่มีขนาดเล็กกว่า ใบประดับกลางรูปสามเหลี่ยม ยาว ๓-๖ มม. แต่ละช่อแขนงเป็นช่อกระจุก มี ๓ ดอก ใบประดับช่อแขนงย่อยรูปเส้นด้าย ยาว ๑-๒ มม. ร่วงง่าย ดอกที่อยู่ด้านข้างทั้ง ๒ ดอก มีก้านดอกยาวได้ถึง ๖ มม.ใบประดับย่อยเรียงตรงข้าม รูปเส้นด้ายหรือรูปสามเหลี่ยมปลายเรียวแหลม ยาว ๒-๗ มม. มีขนหนาแน่น ร่วงง่าย ส่วนดอกที่อยู่ตรงกลางมีก้านดอกยาวได้ถึง ๐.๕ มม. หรือไร้ก้าน ไม่มีใบประดับย่อย กลีบเลี้ยงสีเขียว โคนเชื่อมติดกันเป็นหลอดสั้น ยาวไม่เกิน ๑ มม. ปลายแยกเป็น ๕ แฉก รูปสามเหลี่ยม ยาวได้ถึง ๑ มม. มีขนประปราย กลีบดอกสีเหลืองหรือสีขาวนวล โคนเชื่อมติดกันเป็นหลอดแคบ ยาว ๑.๕-๒.๒ มม. ส่วนบนใกล้คอหลอดกลีบดอกด้านในมีขนสั้นประปราย ด้านนอกมีขนสั้นนุ่ม ปลายหลอดกลีบดอกแยกเป็น ๕ แฉก รูปขอบขนาน กว้าง ๑-๑.๕ มม. ยาว ๔.๕-๖ มม. ปลายแหลม เกลี้ยง แฉกกลีบบิดเวียนในดอกตูม เกสรเพศผู้ ๕ เกสร ติดอยู่ที่คอหลอดกลีบดอก เรียงสลับกับแฉกกลีบดอก ก้านชูอับเรณูเป็นหลอดแคบและสั้น ยาวได้ถึง ๑.๕ มม. เกลี้ยง อับเรณูติดที่ฐาน สีเหลืองอมเทารูปขอบขนาน จานฐานดอกเห็นชัด รังไข่อยู่ใต้วงกลีบรูปทรงรีหรือค่อนข้างกลม ยาวประมาณ ๑ มม. มีขนสั้นประปราย มี ๒ ช่อง แต่ละช่องมีออวุลจำนวนมากก้านยอดเกสรเพศเมียและยอดเกสรเพศเมียยาวรวมกัน ๓.๕-๔.๒ ซม. โผล่พ้นหลอดกลีบดอก ก้านยอดเกสรเพศเมียเรียว ช่วงกลางมีขนสั้นประปราย ยอดเกสรเพศเมียมี ๒ พู รูปกระสวย ยาว ๑.๒-๒ ซม. ปลายแยกเล็กน้อย
ผลคล้ายผลมีเนื้อหนึ่งถึงหลายเมล็ด รูปทรงกลมหรือค่อนข้างกลม กว้าง ๓-๔.๕ มม. ยาว ๔-๕ มม. สีเขียว สุกสีดำ เกลี้ยง มีกลีบเลี้ยงติดทนหรือมีรอยแผลที่เกิดจากกลีบเลี้ยงหลุดร่วงอยู่ที่ปลายผล เมล็ดจำนวนมาก รูปสามเหลี่ยมหรือสามเหลี่ยมกว้าง สีน้ำตาลหรือสีดำ
จันทน์หอมมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคใต้ พบขึ้นตามป่าพรุ ใกล้ระดับทะเล ออกดอกและเป็นผลเดือนธันวาคมถึงเมษายน ในต่างประเทศพบที่อินเดียและภูมิภาคมาเลเซีย.