2013년 7월 17일에 천연기념물로 지정되었다. 수령은 700년으로 추정되며 나무높이는 16m, 가슴높이 둘레는 9.2m에 달한다. 느티나무는 1주이며 해당 면적은 389㎡로 나무의 규모나 나이, 모양면에서 천연기념물로서 손색이 없다.
느티나무는 은행나무와 함께 천여 년을 헤아리는 노거수가 많다. 서양에서 월계수를 신성시하듯 우리나라에서는 느티나무를 신령한 나무로 여기고 있어 많은 전설 등이 있다. 느티나무는 옛 신라에서부터 조선시대에 이르기까지 금벌(禁伐)과 보호의 덕을 입어 노거수가 많이 살아남을 수 있었다. 대개 동구 밖에 한두 그루씩 심어져 있으며 여기에는 금기의 전설이 많다.
대전 괴곡동 느티나무는 마을에서 오랫동안 마을의 수호목으로 여겨, 매년 칠월칠석이면 마을사람 모두가 나무 앞에 모여 목신제를 올릴 만큼 주민들의 정신적 구심점 역할을 해 왔다는 점에서 그 문화적 가치가 크다.
한편 나무의 생물학적 가치도 높은 것으로 인정되어 대전광역시, 산림과학원, 문화재청(현, 국가유산청)은 괴곡동 느티나무의 유전자원 보존을 위해 우량유전자(DNA)를 뽑아 복제나무 키우기에 나서기로 했다고 한다. 머지않아 괴곡동 느티나무의 우량 유전자 복제나무가 나올 전망이다.