Il noce è una specie molto vigorosa con un tronco solido e diritto. Può raggiungere i 30 metri di altezza ed assumere un portamento maestoso. Negli esemplari adulti la chioma è ampia ed armoniosa.
Le radici sono robuste e fittonanti; tendono a svilupparsi in verticale nel terreno, oltrepassando anche i 3 metri, mentre in orizzontale superano di 5-6 volte la proiezione della chioma. La corteccia è liscia e bianco-argentea nelle fasi iniziali della crescita poi tende a sviluppare tipiche fessure longitudinali.
Le foglie sono caduche e composte ed hanno forma ellittico-ovale (lunghe fino a 35 cm); il loro margine può essere intero o lievemente dentato. La pagina superiore della foglia ha un colore verde scuro mentre la pagina inferiore è molto più chiara.
È una specie monoica cioè i fiori maschili e femminili crescono sulla stessa pianta. I fiori maschili sono riuniti in infiorescenze pendule, dette amenti (lunghi 10-15 cm), di colore verde che appaiono prima della comparsa delle foglie. I fiori femminili possono essere solitari o riuniti in gruppi di 2-3 e appaiono sui nuovi germogli, contemporaneamente alle foglie. Essi si schiudono dopo quelli maschili.
Il noce è una specie anemofila, ciò significa che il suo polline viene trasportato dal vento.
Il frutto del noce, dal punto di vista botanico, è una “drupa”. Ha un esocarpo di colore verde (detto mallo) che a maturità annerisce e libera l'endocarpo, cioè la noce vera e propria. La noce è composta da due valve legnose che racchiudono il seme (gheriglio) che è la vera parte edule.
Le prime tracce fossili di questa pianta risalgono alla fine del Terziario e sono state trovate in Europa e in Groenlandia. Sembra che il noce sia scomparso dall’Europa nell’ultima era glaciale, sopravvivendo nell’Asia centro-occidentale. Qui dovrebbe essere avvenuta la sua domesticazione durante l’Età del Bronzo. Il noce è stato reintrodotto poi in Europa tra il VII e il V secolo a.C.
I Greci pensavano che le noci fossero un frutto degli Dei e i latini le chiamavano “ghianda di Giove”.
Nella Villa dei misteri di Pompei i noci si trovano raffigurati sulle pareti di vari edifici e ad Ercolano, nella Casa dei Cervi, vi sono raffigurate noci e frutta secca varia in un cesto di paglia. Nell’area vesuviana sono anche stati trovati reperti di noci riferibili ad un prodotto essiccato molto apprezzato per il consumo alimentare.