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Il noce è un albero vigoroso e caratterizzato da un tronco solido, alto, dritto e con un portamento maestoso e presenta radici robuste inizialmente fittonanti e a maturità espanse e molto superficiali. Può raggiungere i 30 metri di altezza.
Le foglie sono caduche, composte e alterne. È una pianta monoica in cui i fiori maschili sono riuniti in amenti penduli, lunghi 10–15 cm, con numerosi stami, che appaiono sui rami dell’anno precedente prima della comparsa delle foglie. I fiori unisessuali femminili si schiudono da gemme miste dopo quelli maschili (proterandria), sono solitari o riuniti in gruppi di 2-3, raramente 4, appaiono sui nuovi germogli dell’anno, contemporaneamente alle foglie.
Il frutto è una drupa, composta dall’esocarpo (mallo) carnoso, fibroso, annerisce a maturità e libera l’endocarpo legnoso, cioè la noce vera e propria, costituita da due valve che racchiudono il gheriglio con elevato contenuto in lipidi.