紫玉兰的叶子像把弯弯的镰刀，边缘有锯齿，正面光滑得能照出人影，背面却像撒了层白霜。花大得像小碗，花瓣五片排成花瓣裙，颜色从深紫到浅紫像打翻的紫颜料，中间藏着金黄色的花蕊。花谢后结的果实像小灯笼，能长到鸡蛋大小。

紫玉兰的叶子弯弯的像镰刀，边缘锯齿是防止虫子啃食的天然屏障，正面光滑能减少雨水冲刷，背面绒毛能保暖又防风。花瓣颜色深浅不一，边缘颜色浅是为了吸引蜜蜂蝴蝶这类传粉昆虫，中间金黄花蕊能固定花粉。数据表明紫玉兰花瓣直径10-15厘米，花期集中在3-4月，果实成熟期约需60天。叶子背面绒毛覆盖率比普通玉兰高30%，适应北方春季干燥多风的环境。花谢后留下的果实能储存养分，帮助植株越冬，这是紫玉兰比其他玉兰更耐寒的原因。