El tilo se caracteriza por su porte, que puede alcanzar hasta los 35 y 40 metros de altura, su tupido follaje caduco, de sombra fresca e impenetrable en verano, y su longevidad, algunos de ellos pueden vivir hasta 900 años.
Las grandes hojas, de 8 a 15 cm., tienen una característica forma de corazón, con los lados desiguales en la base y el ápice puntiagudo, bordes dentados de forma irregular y festoneados, de color verde oscuro en el haz, más pálidas y vellosas en la cara inferior, en la que podemos observar un vello blanquecino en los ángulos que forman los nervios. En la variedad Argentea, la hoja es de un bellísimo color plateado, y en el envés de la hoja resalta la nervadura palmeada. Las hojas del tilo se hallan esparcidas a lo largo de las ramas con la lámina mirando a la luz o un poco ladeada.
Las flores nacen en la axila de la hoja y se sostienen a través de un largo rabillo en el que nacen de tres a cinco flores.
Cada una de éstas se compone de un cáliz de cinco sépalos de figura entre aovada y lanceolada, membranosos, un poco cóncavos y de color blanquecino céreo. Situados entre cada dos sépalos, nacen los cinco pétalos un poco más estrechos y más largos, extendidos en forma de estrella y de color amarillento muy pálido. Las flores se usan en diferentes tratamientos medicinales, generalmente en infusión. El fruto es velloso y con costillas radiales, de unos 8-10mm de grosor y contiene de una a tres semillas.
Las hojas del tilo tienen sabor herbáceo algo aromático, agradable, y sueltan cierto mucílago parecido al de las malvas; las flores despiden suave aroma, y acuden a ellas las abejas.
Florece en junio y julio, más o menos tardíamente según la altitud a la que viva. Las flores poseen esencia rica en farnesol, un alcohol que le confiere parte de sus virtudes medicinales. También se encuentran taninos, mucílago y aceites. Para su recolección, deben escogerse las flores recién abiertas, ni los capullos ni las marchitas. Una vez desecadas, se guardarán al abrigo de la luz, en lugares secos, no siendo aconsejable guardarlas más de un año.
El tilo se utiliza como árbol de alineación, de manera aislada o formando grupos, y es muy importante tener en cuenta su gran envergadura y plantarla en lugares adecuados donde puedan desarrollarse plenamente. Sus raíces pueden dañar el pavimento en los ejemplares de mayor edad y tamaño. También se debe tener en cuenta que son exigentes en el tema de la humedad, aunque pueden resistir la sequía, el calor excesivo les perjudica, y que crecen mejor en ambientes frescos y húmedos en verano, y en suelos de todo tipo, pero agradeciendo que sean ricos y fértiles. Si se poda con frecuencia, la Tilia tendrá una floración perfumada a principios de verano. Tiene tendencia a emitir retoños en la base y desde los nudos que es conveniente eliminar. Existen multitud de especies y variedades diferentes de Tilia.