L’altezza dei pioppi va dai 15 ai 30 metri e oltre, con fusti che possono superare i 2,5 metri di circonferenza.
La corteccia degli individui giovani è liscia, con colorazioni che vanno dal bianco al verdastro al grigio scuro, spesso ricco di lenticelle; sugli esemplari più vecchi, diviene generalmente rugosa e profondamente fessurata.
I germogli sono robusti e sono presenti le gemme apicali (contrariamente ai “cugini” salici). Le foglie sono disposte a spirale e la loro forma varia da triangolare a circolare o, più raramente, lobata, con lunghi piccioli.
Nelle specie comprese nelle sezioni Populus e Aegiros i piccioli sono appiattiti, sicché il vento può facilmente muovere le foglie dando l’impressione che l’albero “tremi”. Le dimensioni delle foglie variano facilmente da individuo a individuo e spesso cambiano colore in autunno diventando gialle o oro.
Si tratta di piante solitamente dioiche, anche se alcune specie sono monoiche; le piante femminili e maschili sono facilmente distinguibili: le prime hanno rami grandi, chiome voluminose e grosse gemme, mentre le altre sono più slanciate e hanno gemme più piccole ma più numerose; queste notevole diversità ha fatto sì che in passato i sessi venissero erroneamente classificati come due specie diverse.
L’età riproduttiva comincia a 10-15 anni. I fiori compaiono all’inizio della primavera e prima delle foglie e sono raccolte in infiorescenze ad amento allungati, pendenti, sessili o peduncolate. Quelli maschili sono più corti e tozzi e compaiono prima di quelli femminili che hanno spighe più lunghe e più pendenti. I frutti sono costituiti da capsule, verdi o bruno-rossicci, e maturano tra metà primavera e metà estate. Contengono numerosi piccoli semi marroncini che poi vengono dispersi dal vento tramite una sorta di pappo (da cui il nome anglosassone di cottontree “albero del cotone”).
I pioppi della sezione Aegiros sono diffusi negli ambienti umidi e nelle zone ripariali. Quelli della sezione Populus sono probabilmente le latifoglie più diffuse nell’emisfero boreale.
