잎은 어긋나기를 하며 달걀형 또는 넓은 달걀형이다. 잎의 길이는 5∼10㎝, 너비는 4∼6㎝이다. 엽병의 길이는 2∼5㎝이고 털이 없다. 꽃은 양성화이다. 5∼7개의 꽃이 4∼5월에 순백색으로 피며 수평꽃차례로 달린다. 꽃줄기의 길이는 2∼5㎝로 털이 있다. 꽃의 지름은 3∼3.5㎝로 꽃받침통에는 털이 없거나 있다. 꽃잎은 달걀형 또는 넓은 달걀형이다. 암술대는 5개로 이생하고 기부에 털이 있다.
과실은 이과로 둥근형이며 8∼10월경에 황색으로 익는다. 줄기는 곧으며 나무껍질은 흑갈색으로 잘게 갈라진다. 어린가지는 통통하며 회갈색이다. 열매에 꽃받침이 없고 색깔이 조금 진한 갈색으로 익는 돌배나무에 비해, 산돌배나무는 열매에 꽃받침이 달려 있고 색깔이 노랗게 익는 것에서 차이가 난다.
한방에서는 열매를 산리(山梨)라 하여 독성 물질과 화농성 골수염 제거에 짓찧어 붙이거나 어혈 제거에도 사용한다. 과실에는 사과산, 구연산, 포도당 등이 풍부하게 함유되어 있다. 민간에서는 뿌리를 탈장치료에 사용하고 줄기는 곽란, 토혈 등에 사용하였다.
잎에는 아부틴과 타닌은 물론 질소, 인, 칼륨이 함유되어 있어 버섯중독, 소아의 탈장 치료 등에 효과가 있다고 한다. 현재 산돌배나무 잎에서 폴리프레놀(polyprenol) 분리, 줄기에서 플라보노이드(flavonoid) 분리, 열매에서 항산화물질 분리 등 새로운 약리활성의 재조명과 신물질 개발에 대한 다양한 연구가 있다.