毛泡桐乔木高达20米，树冠宽大伞形，树皮褐灰色；小枝有明显皮孔，幼时常具粘质短腺毛。叶片心脏形，长达40厘米，顶端锐尖头，全缘或波状浅裂，上面毛稀疏，下面毛密或较疏，老叶下面的灰褐色树枝状毛常具柄和3-12条细长丝状分枝，新枝上的叶较大，其毛常不分枝，有时具粘质腺毛；叶柄常有粘质短腺毛。花序枝的侧枝不发达，长约中央主枝之半或稍短，故花序为金字塔形或狭圆锥形，长一般在50厘米以下，少有更长，小聚伞花序的总花梗长1-2厘米，几与花梗等长，具花3-5朵；萼浅钟形，长约1.5厘米，外面绒毛不脱落，分裂至中部或裂过中部，萼齿卵状长圆形，在花中锐头或稍钝头至果中钝头；花冠紫色，漏斗状钟形，长5-7.5厘米，在离管基部约5毫米处弓曲，向上突然膨大，外面有腺毛，内面几无毛，檐部2唇形，直径约小5厘米；雄蕊长达2.5厘米；子房卵圆形，有腺毛，花柱短于雄蕊。蒴果卵圆形，幼时密生粘质腺毛，长3-4.5厘米，宿萼不反卷，果皮厚约1毫米；种子连翅长约2.5-4毫米。花期4-5月，果期8-9月。该种在被毛疏密，花枝及花冠大小，萼齿尖钝等方面常因生境和海拔高低而有变异，生长在海拔较高处，有花枝变小、萼齿在花期较钝、花冠稍短缩的趋势。