Дерево до 30-40 м высотой, с густой, широкопирамидальной кроной, приобретающей с возрастом более округлую, сводчатую форму. У взрослого растения она может достигать 20-25м в поперечнике. Диаметры ствола у великовозрастных деревьев достигают 1 м и более. Корневая система мощная, глубокая, хорошо развитая, с ярко выраженным стержневым корнем. Кора ствола и сучьев серая, на старых стволах трещиноватая. Молодые побеги красновато-коричневые, пушистые, реже голые. Почки крупные, длиной до 7-10 мм (крупнее, чем у схожей липы мелколистной) красновато-коричневые, голые. Их нижняя чешуя меньше половины длины почки. Листья 7-9 см (до 14-15, а на порослевых побегах до 20 см длиной, очередные, округлые или округло-яйцевидные; с коротко заострённой верхушкой и сердцевидным или искривлённо-сердцевидным основанием; остро и нерегулярно зубчатые, зубцы внезапно переходят в остриё; сверху голые, тёмно-зелёные, снизу более светлые, в месте соединения прожилок бело-серые, с пучками светлых волосков в углах жилок, на черешках 2-6 см длиной.
Листья распускаются на две недели позже, чем у липы мелколистной. Осенняя окраска жёлтая, опадают рано. Цветки желтовато-кремовые или желтоватые, душистые, собранные в соцветия по 2–5 цветков, более крупные, чем у липы мелколистной (около 1,5 см в диаметре), с характерным светло-зелёным прицветником (цветонос, сросшийся со срединной жилкой прицветника до верхней трети). Цветёт на 1-2 недели раньше липы мелколистной – с конца июня до середины июля.
Плод – крупный, с толстой скорлупой, почти шаровидный орешек, с войлочным или бархатисты мопушением и с 5-ю продольными заметно выдающимися рёбрышками (рубчиками). Семена созревают в сентябре-октябре и долго остаются висеть на ветвях.
Липа крупнолистная к почве не требовательна, но предпочитает плодородные и хорошо дренированные не кислые почвы. Светолюбива, но выносит полутень. Более теплолюбива, чем липа мелколистная, но нормально зимует в условиях средней полосы. Растёт в два раза быстрее, чем липа мелколистная. Лучше переносит засуху, более устойчива и долговечна в городских условиях. Легко переносит стрижку. Живёт более 200 лет.
Цветки липы обладают потогонными свойствами, поэтому их применяют при простудах и инфекциях, а также состояниях, когда необходимо понизить температуру, хорошо пропотеть. Полезные свойства цветов липы включают и оказание мочегонного эффекта. Заболевания верхних дыхательных путей считаются показанием к применению липового цвета – его пьют как чай, используют для полосканий. Наружное применение цветы липы нашли в лечении заболеваний полости рта – гингивиты, стоматиты, герпетических и кандидозных высыпаний на слизистой оболочке. Цветки липы настаивают и используют этот состав как примочку при лечении геморроя, отечности, подагры. Полезные свойства цветов липы применяются для уменьшения боли при ожогах при наличии фурункулов, угрей, раздражения. Липовый настой успокоит кожу, поможет тканям быстрее восстановиться, выровняет цвет кожи, сделает ее гладкой. Используют липовые цветки и в косметических целях – отваром протирают кожу лица, замораживают его, добавляют в домашние маски и компрессы. Липовый цвет справляется и с неврозами, нарушениями сна, перевозбуждением, эмоциональными проблемами.