줄기는 높이 3m에 달하며 일년생가지에 털이 있으나 점차 없어지고 턱잎이 변한 가시는 밑으로 약간 굽었으며 길이 1㎝로 마주나기한다(산초나무는 어긋나기). 잎은 어긋나기하고 홀수깃모양겹잎이며 소엽은 9~10개이고 달걀형, 긴 달걀형으로 길이는 1~3.5㎝이고 물결 모양의 톱니가 있으며 톱니의 아랫부분과 잎 가장자리 및 정점에 샘이 있고, 향기가 있으며 잎의 중앙부에 연한 황록색 점이 있고 엽축에 가시가 있다. 암수딴그루로 5~6월에 피고, 복총상꽃차례는 잎겨드랑이에서 나오며 연한 황록색 꽃이 달리고 화피 및 수술은 각 5개있다. 삭과는 적갈색으로 구형이며 선점이 있고 종자는 검은색으로 9월 말~10월 초에 성숙한다. 성숙한 과피를 말린 것을 산초(山椒)라 한다.
초피나무는 운향과(Rutaceae)에 속하는 낙엽관목 또는 소교목으로, 우리나라 산지와 계곡 주변에서 자란다. 줄기와 가지에는 날카로운 가시가 발달하며, 잎과 열매에서는 특유의 강한 향이 난다. 이 향은 정유 성분에 의한 것으로 감귤류 식물과 가까운 운향과 식물의 특징을 보여준다.
초피나무는 암수딴그루로, 봄에 황록색의 작은 꽃이 피고 여름에는 녹색 열매가 무리를 이루며 발달한다. 사진 속 열매는 아직 성숙 전 단계로, 표면에 작은 돌기가 촘촘하게 분포하는 것이 특징이다.
가을이 되면 열매는 붉은빛 또는 적갈색으로 익으면서 껍질이 갈라지고 내부의 검은 종자가 드러난다. 열매껍질은 향신료와 약용 자원으로 이용되며, 특유의 향과 얼얼한 맛을 지닌다. 이러한 맛은 산쇼올(sanshool) 계열 성분에 의해 나타난다.
초피나무는 예로부터 식용과 약용으로 널리 활용되어 왔으며, 어린 잎은 식재료로 이용되고 열매껍질은 향신료로 사용된다. 또한 꽃과 열매는 곤충과 조류에게 먹이 자원을 제공하여 산림 생태계에서도 중요한 역할을 한다.