Достигает высоты 20-40 м. Корневая система состоит из очень длинного стержневого корня; с 6—8 лет начинают развиваться боковые корни, тоже уходящие глубоко в землю. Крона густая шатроподобная или широкопирамидальная, асимметричная, раскидистая, с крепкими ветвями и толстым стволом  (1—1,5 м в диаметре). У молодых деревьев ствол неправильный, коленчатый, с возрастом становится прямым и цилиндрическим. Кораа тёмно-серая, черноватая, толстая. У молодых дубков кора серая, гладкая. На 20—30 году на коре образуются более-менее глубокие трещины. У деревьев, выросших на свободе, кора до 10 см толщины. Листорасположение очередное, на вершине ветокк в виде пучков. Листья продолговатые, продолговато-обратно-яйцевидные, книзу суженные или сердцевидные, часто с ушками, на вершине тупые или выемчатые, перистолопастные, 40—120 мм длиной, 25—70 мм шириной, с четырьмя — семью лопастями, твёрдые, почти кожистые, сверху тёмно-зелёные, блестящие, снизу желтоватые или зелёные, с сильно выдающимися более светлыми жилками, голые с обеих сторон, с короткими черешками длиной до 10 мм, на зиму всегда опадающие. Плод — орех (жёлудь) голый, буровато-коричневый (1,5—3,5 см длиной), на длинной (3—8 см) плодоножке. Жёлудь размещён в блюдце, или чашевидной мисочке — плюске (0,5—1 см длиной). Плоды созревают в сентябре — октябре.

Дуб обыкновенный — одна из основных лесообразующих пород широколиственных лесов Европы, а также сообществ европейской лесостепи, растёт рядом с грабом, ясенем, липой, клёном, вязом, буком, берёзой, елью, сосной и некоторыми другими деревьями. В средней лесной зоне крупных массивов не образует.

Молодые дубки довольно тенелюбивы, взрослое растение больше любит свет. К почвам дуб требователен.