L’arbre au tronc ventru et au bois mou gorgé d’eau (on l'appelle pour cela "arbre bouteille") a une allure caractéristique. Il est généralement très massif et peut atteindre 25 m de haut et plus de 12 m de circonférence avec une couronne de branches irrégulières et dépourvues de feuilles 9 mois sur 12, c’est une des explications à son appellation « l’arbre à l’envers » car il parait avoir été retourné tête en bas.

Adansonia digitata a un caractère botanique unique dans le genre Adansonia : des fleurs blanches pendantes, au contraire des autres espèces à fleurs érigées.

L’écorce est fibreuse, grise et lisse, quelquefois irrégulièrement tuberculée. Elle a la particularité de pouvoir se régénérer.

Le bois est mou et spongieux.

Les fleurs blanches et pendantes, semblables à celles des hibiscus, sont suspendues au bout d'un long pédoncule. La floraison a lieu durant les deux premiers mois de la saison des pluies.

Le fruit du baobab (pain de singe) se présente sous une forme oblongue d'environ 100 mm de diamètre et 200 mm de long. Il contient des graines enrobées d'une pulpe déshydratée.

Les fleurs éclosent à la tombée de la nuit et fanent au petit matin . En s'ouvrant, calice et corolle libèrent quelque deux mille étamines, regroupées en un dense plumeau au centre duquel saille le style recourbé du pistil (voir photos). Elles émettent à ce moment un parfum puissant qui attire les chauves-souris. Ce sont pour l'essentiel des mâles de roussettes des espèces suivantes : la roussette paillée africaine (Eidolon helvum), la roussette d’Égypte (Roussettus aegyptiacus) et l'épomophore de Wahlberg (Epomophorus wahlbergi) qui profitent deux mois durant de l'abondant nectar produit par les fleurs de baobabs. Elles assurent ainsi une pollinisation croisée efficace.

Cet arbre de croissance lente est exceptionnellement longévif, on peut rencontrer des spécimens âgés de près de 2 000 ans. Les baobabs ne produisent pas de cernes tous les ans du fait des sécheresses récurrentes qui touchent la savane africaine, il est donc difficile de déterminer leur âge par des méthodes de dendrochronologie.