葉は長さ1 cmほどの短い葉柄がついて互生し、長さ5 - 15 cmの倒卵形から倒卵状長楕円形で先は尖り、葉縁に鋸歯がある[8][7][6]。葉の裏面は灰白色の毛がある[7]。芽吹きの葉は銀白色の毛が多い[9]。葉柄は長さ1 cm前後[10]。秋には紅葉し、はじめ黄色、しだいに黄褐色や橙色に色づき、寒冷地や若木では赤茶色に染まるものもある[10][6]。落ち葉はすぐに褐色に変わる[10]。

花期は春から晩春（4 - 5月ごろ）で[7]、若葉が広がると同時に黄褐色の花が咲き、雄花は長さ6 - 9 cmの雄花序となって尾状に垂れ下がる[8][7][5]。雌花は上部の葉腋につく[7]。

果期は10 - 11月で[7]、果実は長さ15 - 20ミリメートル (mm) の楕円形のドングリが、秋に熟す[8][7][5]。ドングリは、翌年の秋に熟すクヌギとは異なり、コナラでは同年秋に熟す[7]。

冬芽は濃赤褐色の卵形で多くの芽鱗に包まれ、枝に側芽が互生し、枝先には頂芽のほか複数の頂生側芽がつく[9]。葉痕は半円形で、維管束痕が小さく散らばったように多数みられる[9]。葉痕の両脇には托葉痕がある[9]。

落葉樹だが、秋に葉が枯れた時点では葉柄の付け根に離層が形成されないため葉が落ちず、いつまでも茶色の樹冠を見せる。春に新葉が展開する頃に枯れた葉の基部の組織で離層が形成され、落葉が起きる。
種内変異
亜種


フモトミズナラ (Quercus serrata Murray subsp. mongolicoides) - シノニム (Quercus crispula var. mongolicoides)。