O eucalipto-robusto é uma espécie que chega a atingir 30 m de altura, com casca grossa, esponjosa, castanho-avermelhada. As folhas juvenis são alternas (aparecem opostas apenas em 4-5 pares), pecioladas, largamente lanceoladas a elíptico-lanceoladas, acuminadas, de cor verde mais escura na página superior e com 4 a11 cm. As folhas adultas são alternas, pecioladas, largamente lanceoladas, por vezes falciformes, de cor verde escura na página superior, de 10 a 20 cm, com nervuras finas e transversais. Inflorescências em umbelas axilares ou subterminais, com 5 a 10 flores, em pedúnculos achatados. Botões piriformes, rostrados e peciolados; opérculo rostrado tão comprido ou mais do que o receptáculo. Os frutos são cápsulas pediceladas, verdes escuras, em forma de vaso, de 12 a 15 mm de comprimento; de disco oblíquo e valvas inclusas.
É uma espécie que se identifica facilmente pelos seguintes aspectos morfológicos: casca persistente, castanha-avermelhada, feltrosa, muito espessa e sulcada longitudinalmente. O cerne da sua madeira, de cor castanho claro e avermelhada e com uma textura grosseira, é muito duradouro e resistente ao ataque de organismos marinhos perfuradores, sendo utilizado para a construção de pilares, pontões, cais e outras estruturas marítimas e portuárias.
É uma espécie muito utilizada em silvicultura e como ornamental em parques e jardins, pelo seu porte, pela cor das suas folhas verde-escuras e brilhantes, pela sua copa densa e por florir durante vários meses, de novembro a Abril. No entanto, os ramos morrem continuamente, podendo por vezes caírem, tornando-se assim uma árvore algo perigosa nos espaços urbanos.
No Hawai é cultivado para produção de madeira, que é utilizada para construir móveis, pois é uma madeira duradoura e resistente ao desgaste.