Le palmier à huile mesure 20 à 25 m de haut, mais dans les palmeraies de culture les elaeis ne dépassent pas 15 mètres. Son « faux-tronc » est le stipe caractéristique des palmiers, cylindrique, vertical, non ramifié et de diamètre constant.
Les feuilles, pennées, mesurent de 5 à 7 m de long, à pétiole très robuste et épineux. Elles forment une couronne symétrique en haut du stipe, entourant et protégeant le bourgeon végétatif.
Les inflorescences sont des spadices, implantés à l'aisselle de chaque feuille. La plante est monoïque et présente des spadices mâles et femelles séparés. Les fleurs, petites et de couleur blanc sale, sont très serrées.
Le fruit est une drupe charnue, de forme ovoïde, sessile, d'environ 3 cm de long. La pulpe ou mésocarpe, de couleur jaune-orangé, renferme près de 50 % de lipides qui constituent l'huile de palme. Les noix de palme sont groupées en régimes. Un régime pèse entre 5 et 50 kg et contient 500 à 4 000 drupes, selon l’âge du palmier, son origine, son environnement, etc.
On distingue trois types variétaux selon la morphologie du fruit : le dura, dont le fruit contient une coque épaisse autour de l'amande ; le pisifera dépourvu de coque (et généralement femelle stérile) ; et le tenera, avec une coque mince. Le dura est le type le plus répandu dans la nature. Le tenera est le type cultivé, car il combine fruits riches en pulpe et fertilité femelle. Chez les dura et tenera, la coque du noyau, très dure, est constituée par l'endocarpe. Le type de fruit est contrôlé par le gène SHELL, qui possède deux allèles codominants (le tenera étant hétérozygote). Ce gène code un facteur de transcription de la famille des MADS-box, et l'allèle à l'origine du type pisifera est dû à des mutations faux sens.
L'amande, appelée palmiste, est également riche en lipides et fournit l'huile de palmiste. L’amande comprend un tégument mince et adhérent, un albumen cartilagineux qui contient environ 50 % d’huile et un embryon.
