Клен остролистный имеет высоту около 30 метров, иногда может быть и выше. Поверхность ствола покрывает трещиноватая кора серо-буроватой, практически черной окраски. Кора на молодых ветвях серо-красная и сравнительно гладкая. Форма кроны округлая. Ветки мощные широкие, они направлены вниз. Простые дланевидные листовые пластины супротивнорасположены, крупнозубчатые лопасти (бывает от 5 до 7 штук) на концах имеют заострение. Лицевая сторона листвы темно-зеленая, а изнаночная — светло-зеленая. В осеннее время листовые пластины приобретают оранжевый либо желтый окрас. Если переломить черешки либо жилки у листочков, то на месте повреждения покажется сок молочного окраса. Цветение наблюдается в первой половине мая. Щитковидные соцветия состоят из 15–30 ароматных цветочков, окрашенных в зеленовато-желтый цвет. Такое дерево относится к двудомным растениям, поэтому на нем могут быть либо мужские, либо женские цветочки. Опыление происходит благодаря насекомым. Нектарник имеет вид кольца плоской формы, в него погружены основания тычинок. Он размещается меж лепестками и завязью. Плод представляет собой крылатку, которая распадается на 2 односемянных плодика. Созревание плодов происходит в последние летние дни, при этом они могут оставаться на ветвях до конца зимнего периода. Клен остролистный — это хороший медонос.
Такое дерево внешне схоже с иным видом, а именно, кленом сахарным, либо канадским. Эти растения можно легко различить по окрасу сока, который выделяется из черешков, так, у клена сахарного он прозрачен. Также у остролистного клена не такая шершавая и грубая кора, как у сахарного клена, а в осеннее время его листовые пластины приобретают менее яркий окрас. У клена остролистного форма листовых пластин более разлаписта. Почки у остролистного клена окрашены в светло-красный цвет, при этом у сахарного клена они насыщенно-зеленые.
