A Paulownia tomentosa é uma árvore caducifólia, de até 15(20) m de altura, de casca cinzenta ou castanho-acinzentada e copa ampla, mais ou menos arredondada. Tem as folhas opostas, pecíolo comprido, ovadas ou em forma de coração na base, inteiras, angulosas ou ocasionalmente 3-5 lobadas, sobretudo em exemplares jovens, muito grandes (de 12 a 30 por 12 a 27 cm), tomentosas na página superior e inferior. As inflorescências são panículas grandes, erectas, piramidais, com os ramos cobertos de pêlos acastanhados. As flores são hermafroditas, irregulares, aromáticas, grandes e vistosas, com cálice de 1,5 a 2 cm, campanulado, fendido até metade em 5 lóbulos triangulares, coberto de pêlos. Possui 4 estames que ficam ocultos no interior do tubo da corola, desiguais, 2 mais compridos que os outros dois (didinâmicos). O ovário é súpero, ovóide-cónico, coberto de pequenos pelos glandulíferos, com 2 cavidades; o estilete é simples, algo arqueado. O fruto é uma cápsula seca, de 3-4,5 cm, ovóide, pontiaguda, que se abre por 2 valvas. As sementes são numerosas, rodeadas por uma asa estriada.

O género Paulownia tem pouco mais de uma dezena de espécies, toda caducifólias, do este da Ásia. São de crescimento rápido, mas sensíveis às geadas.

As folhas são semelhantes às da Catalpa bignonioides. No inverno a Paulownia tomentosa reconhece-se pelas suas gemas florais, grandes, globulares, pilosas, que aparecem logo no final do Verão anterior à floração, e pelos frutos que na Paulownia são ovóides, muito diferentes das compridas vagens pendentes, das catalpas. Contudo, florescem em épocas diferentes, a Paulownia, possui uma floração mais precoce, enquanto a catalpa só floresce lá para junho ou julho. O restritivo específico tomentosa significa com pelos, alusivo às folhas e caules cobertos de pelos.