Высота деревьев до 30 м, диаметр ствола до 2 м. Ствол гладкий, покрыт тонким слоем серой коры.
Листья опадающие, простые, цельнокрайние либо с редкими зазубринами, овальные либо овально-продолговатые, 5—15 см длиной и 4—10 см шириной.

У бука, имеющего густую крону из цельнокрайних листьев, верхние ветви настолько затеняют нижние, что последние, не имея нужного для фотосинтеза доступа света, постепенно отмирают и опадают. В результате буковое дерево в лесу почти до самого верха лишено ветвей, и крона у него поддерживается как бы голыми столбами. Это свойство характерно для всех видов рода Бук, а также для многих других деревьев, произрастающих сомкнуто.
Цветение весной, одновременно с развёртыванием листьев. Цветки однополые, собраны в серёжки, опыляются ветром.

У одиночно стоящих деревьев плодоношение наступает через 20—40 лет, а в группах через 60 лет и позднее. Плоды желудевидные, трёхгранные, длиной 10—15 мм, с деревянистой оболочкой, собранные попарно либо по четыре штуки в 4-лопастной оболочке, называемой плюской. Плоды иногда называют «буковыми орешками» — они съедобны, хотя содержат в себе большое количество горького на вкус танина и могут содержать в себе ядовитый алкалоид фагин, разлагающийся при поджаривании.
Сейчас большой популярностью пользуются лестницы из буков.
Буки растут медленно, но живут до 400 лет и более.
Теневыносливы, теплолюбивы, лучше всего растут на суглинистой почве.
Буковые размножаются обычно семенами, хотя неглубокая и разветвлённая корневая система иногда даёт боковые побеги, от которых может вырасти молодое дерево.