Кустарник или небольшое деревцо высотой до 5 м, а в благоприятных условиях может достигать и 10-12 м. Побеги красно-бурые или желтовато-зелёные, вначале немного опушённые, позднее голые, блестящие. Несут прямые короткие и острые колючки длиной до 10 мм (1), иногда колючки могут отсутствовать. Почки широко-яйцевидные, длиной до 3-4 мм, бурые с красноватым оттенком, голые (2). Почечные чешуи иногда реснитчатые. Листовой рубец узкий, с 3 следами (3). Сердцевина зеленовато-белая.

Листья сверху темно-зеленые, лоснящиеся и голые, снизу значительно светлее, с восковым налетом и незначительным опушением в углах ветвления жилок. Листовые пластинки яйцевидные или широкояйцевидные, в основании клиновидно переходят в черешок с серповидными и железисто-пильчатыми по краю прилистниками (1). Длина листа 2-7 см. У генеративных побегов трехраздельные или пяти-раздельные листовые пластинки, с притупленными лопастями, с коротким хрящеватым острием. Края цельные или только около верхушки с немногочисленными зубцами (2). У вегетативных же побегов глубокораздельные или даже почти рассеченные листовые пластинки с 5-8 зубчатыми лопастями (3).
Цветки белые или розоватые 1,5 см в диаметре. Соцветия густые, но короткие, не превышающие длину листа, с голыми или рассеянноопушенными веточками и цветоножками (4). Цветет в мае-июне.
Плоды красные или коричнево-красные, редко желтые. Длина 7-10 мм. Имеют широкояйцевидную или широкоэллипсоидальную форму. Содержат обычно 1 косточку. Плоды созревают в сентябре.

Распространен в Калининградской области, на западе Северного Кавказа, в Западной Европе, Молдавии и Украине. Растет на каменистых склонах среди степных кустарников, на опушках, в сухих дубравах или реже в сосновых лесах на песчаных почвах.

Хозяйственное значение. Боярышник широко используется как декоративное растение для озеленения городов и поселков. Его часто можно встретить на Восточно-Европейской равнине от Санкт-Петербурга до южных границ страны. Благодаря тому, что он имеет множество разнообразных форм (плакучий или со скрученными ветвями, с белыми, красными или розовыми махровыми цветками, с обычными или пестрыми листьями), он широко представлен в садах и парках, в одиночных или групповых насаждениях, в живых изгородях и аллеях.

Сходные виды. В Дагестане растет боярышник ложноразнолистный — С. pseudoheterophylla Pojark., который отличается трехлопастными и пильчатыми по краю листьями. На Кавказе широко распространены также боярышник согнуточашелистиковый — С. curvisepala L, который растет в подлеске светлых лиственных лесов и отличается отсутствием воскового налета на нижней поверхности листьев, и боярышник мелколистный — С. microphylla С. Koch., который имеет не только мелкие листья, но и более скромные общие размеры. Это кустарник до 1-1,5 м высотой с очень колючими ветвями и ярко-красными плодами.
В Закарпатье и в Западной Европе можно встретить еще один близкий вид — боярышник колючий, или обыкновенный (С. oxyacantha L.). В отличие от однопестичного боярышника у него меньше число цветков в соцветии. Лепестки могут быть розоватыми, в плодах по 2-3 косточки.