Árvore robusta, sempre verde de 15 a 25 m de altura, por vezes algumas variedades têm porte mais pequeno; copa ampla, mais ou menos piramidal e densa. Tronco curto, com casca gretada quase lisa, de cor cinza escura. Nos ramos jovens observam-se as marcas da inserção das estípulas. As folhas são inteiras, alternas, dispostas em feixes terminais, de 10 a20 cm de comprimento por 7 a10 cm de largura; elípticas ou oblongo‑ovadas, com a ponta aguda e a base em forma de cunha, coriáceas, de cor verde brilhante na página superior e na inferior, um pouco pubescente, com a nervura central proeminente. A margem por vezes aparece meia ondulada. Flores solitárias, sobre pedicelos tomentosos, erectas, de grande tamanho, até 20 cm de diâmetro. Possuem 6 a12 pétalas estreitas na base, algo carnudas, de cor branca, e 3 sépalas de aspecto petalóide (semelhante a pétala). Os estames são numerosos, purpúreos, dispostos em espiral, perfumados e muito visitados pelas abelhas. O fruto tem a forma de uma pinha oval com 10 cm de comprimento, coberta por uma fina pubescência de cor castanha, na realidade é um conjunto de folículos agrupados numa estrutura lenhosa em forma de cone. As sementes são aplanadas, de cor roxa, de aproximadamente 1-1,3 cm de comprimento.

O nome do género é alusivo a Pierre Magnol, médico e botânico francês, director do Jardim Botânico de Montpellier que viveu entre 1638 e 1715 que foi o criador do conceito de família em botânica. A magnólia-de-flores-grandes é muito apreciada em jardinagem, pela sua folhagem que se mantém verde durante todo o ano e pelas suas grandes e atractivas flores de aroma penetrante; existem numerosas cultivares que se diferenciam pela forma das folhas e o tamanho das flores.

Multiplica-se por sementes, mas também se pode multiplicar por estaca. Tem um crescimento lento e vegeta melhor em solos frescos e profundos. Cultiva-se em parques e arruamentos.