Взрослое дерево достигает 25 м в высоту. Дерево стройное, с густой шатровидной кроной. Ствол покрыт тонкой, гладкой, серой корой, у старых деревьев кора растрескивается. Имеет хорошо развитую корневую систему, растущую вглубь. Молодые побеги рыжевато-войлочные, однолетние— красно-бурые, гладкие.

Листья глубоковыемчатые, тонкие, блестящие, до 15—25 см, с четырьмя-пятью заострёнными лопастями с каждой стороны листа, при распускании красноватые, летом тёмно-зелёные, более светлые снизу, осенью, перед опадением, у молодых деревьев — шарлахово-красные, у старых — буровато-коричневые.

Цветёт одновременно с распусканием листьев.

Желуди шаровидной формы, до 2 см, красно-коричневые, снизу как бы обрубленные, созревают осенью второго года. Плодоносит устойчиво и обильно с 15—20 лет. Жёлуди не прорастают до весны, поэтому белки нередко прячут их на зиму.

Морозоустойчив. Среднесветолюбив, легко переносит боковое затенение, но предпочитает полное освещение верхушки кроны. Ветроустойчив, не очень требователен к плодородию почвы, выдерживает даже кислую реакцию, однако не выносит известковых и влажных почв. Устойчив к вредителям и болезням, в том числе и к мучнистой россе. Подвержен минирующей мухе. Обладает высокими фитонцидными свойствами.

Клён остролистный широко высаживается в садах, парках и вдоль дорог городов. Декоративен всё время вегетации. Даёт обильную поросль от пня. Хорошо выдерживает пересадку и городские условия, ветроустойчив. В пределах ареала— одна из главных пород для садово-паркового строительства в России. Ценится за большие размеры, густую крону, стройный ствол, орнаментальную листву. Применяется для одиночных и аллейных посадок, красочных групп. Особенно эффектен осенний наряд на фоне хвойных деревьев. В садовой культуре с давних времён.