Растение представляет собой вьющуюся листопадную лиану длиной до 15 м со стволом диаметром до 2,5 см и побегами, покрытыми буро-коричневой корой, шелушащейся на старых, и блестящей и гладкой на молодых. И побеги, и листья лимонника обладают характерным цитрусовым ароматом, из-за которого растение получило свое название. Листья у лимонника плотные, обратнояйцевидные или эллиптические, с клиновидным основанием и немногочисленными и неявно выраженными зубцами по краям. С побегами листья соединены розовыми или красными черешками длиной до 3 см. Весной и летом верхняя часть листовой пластины светло-зеленая, блестящая, голая, а нижняя - сизоватая, с опушением по жилкам. Осенью листья лимонника китайского окрашиваются в желто-оранжевые и охряно-желтые оттенки. Цветет в мае-июне. Созревание плодов начинается в конце августа.