Черешня — древесное растение, принадлежащее к деревьям первой величины. Характеризуется быстрым ростом, особенно в молодом возрасте. Крона яйцевидной формы, однако, в зависимости от условий роста, её форма может изменяться от яйцевидной к конусообразной. Характерной особенностью черешни является наличие побегов двух типов: брахибласты и ауксибласты. Кора у молодых деревьев коричневого, красноватого или серебристого цвета, с многочисленными полосами, длительное время покрыта коричневыми чечевичками, иногда может шелушиться поперечными тонкими плёнками.
Корневая система преимущественно горизонтального типа, но при благоприятных условиях могут образовываться и хорошо разветвлённые вертикальные корни. Стержневой корень формируется лишь в течение первого — второго годов жизни, а со временем происходит его разветвление.
Для черешни характерны три типа почек: генеративные, вегетативные и смешанного типа, которые соответственно размещаются на плодовых и ростовых побегах.
Листья коротко заострённые, обратнояйцевидной, удлинённо-яйцевидной или эллиптической формы, пильчатые, слегка морщинистые. Черешки с двумя желёзками у основания пластинки, длиной до 16 см.
Цветки двуполые, белого цвета, как правило, появляются на побегах незадолго до распускания листьев, образуя немногоцветковые, почти сидячие зонтики. Чашелистиков и лепестков по пять, тычинок много, пестик один.
Плоды — настоящие костянки, с мясистым, сочным околоплодником, по форме овальные, шаровидные или сердцевидные, а по окраске от светло-желтых (почти белых) до тёмно-красных (почти чёрных), у дикорастущих плоды мельче, чем у культурных, до 2 см в диаметре. Косточка шарообразная или чуть удлинённая, с гладкой поверхностью. Семена состоят из кожуры, зародыша и эндосперма. Окраска кожуры желтовато-коричневая, иногда с тёмно-красным оттенком.
Для черешни характерны несколько способов размножения (семенное, пнёвой порослью и корневыми отпрысками), но в естественных условиях преобладает семенное размножение.
Отличается от вишни высоким прямым штамбом, с довольно светлой корой, мутовчато расположенными ветвями, цветом (светло-зелёный), формой (овальный, длинный, сильно зазубренный) своих висячих листьев, а также довольно ограниченным районом распространения, в зависимости от больших требований в отношении тепла. Черешня — растение умеренного климата южной Европы.