Айлант высочайший выглядит как листопадное дерево высотой до 30 м с разреженной широкой, яйцевидной кроной. Листья очерёдные, сложные, непарноперистые, длиной до 60 см. Цветки однополые, душистые, в конечных метельчатых соцветиях длиной до 20 см. Плод — крылатка, плоская, неправильно ромбическая, на верхушке слегка закрученная, в центре со сплюснутым семенем, соломенно-жёлтая, красновато-коричневая.