È un albero sempreverde alto solitamente dai 5 ai 6 metri, ma può raggiungere i 13-15 metri. Le sue foglie sono di colore verde scuro, lunghe (oltre i 15 cm) e sottili. Produce fiori bianchi composti da quattro petali di 5 cm. Il frutto è giallo, di aspetto globoso di diametro di 10–15 cm ed è composto da spicchi incolori. È uno dei più grandi tra i frutti degli agrumi, secondo solo al pomelo, dato che può facilmente raggiungere i due kg di peso, nel qual caso però non viene consumato fresco, ma è destinato all'industria conserviera per la produzione di succo. La buccia del pompelmo è abbondantemente foderata dalla massa spugnosa detta albedo che è però leggermente meno compatta di quella del limone. Per questo motivo il frutto non ha la consistenza del limone, né l'elasticità dell'arancia, il che lo fa spesso sembrare ammaccato.