北海道から九州の温帯〜亜寒帯に分布。山地帯〜亜高山帯の日当たりのよい場所に生える落葉小高木。北海道などでは街路樹とされることも多い。根子岳などで見られる。幹は高さ10 m、胸高直径 30 cm ほどにまでなる。今年枝は無毛〜散生、長楕円形の皮目が多い。前年枝は黒褐色、古くなると樹皮は灰色で大きな皮目をもつ。材が非常に燃えにくいため、ナナカマド（七回竈で焼いても焼け残る）の名前がついたと言われる。またナナカマドを使った備長炭は極上品とされる。葉は互生、奇数羽状複葉、長さ 12〜24 cm、秋に美しく紅葉する。小葉は５〜７対、中央のものが最も大きく、長楕円状披針形〜超楕円形、長さ2.5〜9 cm、鋭尖頭、基部は少しゆがんだ円形〜くさび形、頂小葉以外は無柄、葉縁には鋭重鋸歯がある。葉の両面ほとんど無毛だが裏面中肋下部にわずかに有毛。托葉は卵状針形、長さ約3 mm、極めて落ちやすい。冬芽は尖頭、紅紫色でつやがあり、鱗片の縁に褐色の毛がある。

花期は６〜７月。枝先に直径 10〜12 cm ほどの複散房花序をつける。花序軸には線形の皮目が多く、無毛〜有毛。花は白色、直径6〜10 mm。花柄は短い。がく片は合生、杯状、裂片は５個、広三角形。花弁は５個、白色、扁円形、凹頭〜円頭、内面に軟毛があり、先は反り返る。雄しべは20個。雌しべは１個、花柱は３〜４個、基部に軟毛が密生する。子房下位、３〜４室、各室に２胚珠がある。果実はナシ状果、球形、直径 5〜6 mm、秋に赤く熟す。がくは果期にも宿存し、内曲する。種子は卵状長楕円形、長さ 3 mm、褐色。

花序や萼筒、葉の両面脈上に赤褐色の毛が多いものはサビバナナカマド (var. rufoferruginea) とよばれる。