Come altre specie del genere Datura (Datura inoxia, Datura metel etc.) è una pianta altamente velenosa a causa dell’elevata concentrazione di potenti alcaloidi, in particolare la scopolamina, presenti in tutti i distretti della pianta e soprattutto nei semi.
Pianta erbacea a ciclo annuale, presenta una radice a fittone, fusiforme, e un fusto eretto, con biforcazioni ramose e altezza che può raggiungere anche i due metri. Le foglie sono semplici e alterne, di grandi dimensioni, picciolate, con lamina ovale, base asimmetrica e margine dentato-frastagliato.
I fiori sono ermafroditi, lunghi fino a 10 cm e solitari, presenti nelle zone terminali e nelle ascelle dei vari rami. Il calice è di forma allungata e composto da 5 sepali a lobi saldati; da questa si sviluppa una corolla bianca, a volte con sfumature violacee, di forma tubulare, a 5 petali saldati, acuminati e pieghettati. L’androceo è composto da 5 stami, il gineceo da un pistillo con ovario supero, bi-carpellare e biloculare, munito di stilo unico e stimma bifido.
La fioritura avviene tra luglio ed ottobre; i fiori rimangono chiusi durante il giorno per poi aprirsi completamente la notte, emanando un intenso e penetrante odore che attira le farfalle notturne; l’impollinazione è infatti entomofila (tramite insetti pronubi). Il frutto è una capsula globosa, divisa in 4 logge, della grandezza di una noce ed irta di spine (da qui il nome di noce spinosa); al suo interno si trovano numerosi semi neri e reniformi, lunghi circa 3 mm.
