ตะเคียนหินเป็นไม้ยืนต้นขนาดกลางถึงใหญ่ สูง 15-30 เมตร เรือนยอดเป็นพุ่มกลมหรือรูปกรวยแหลม โคนต้นมีพูพอน ใบเป็นใบเดี่ยวเรียงสลับ รูปหอกแกมรูปไข่ กว้าง 2.5-3 เซนติเมตร ยาว 6-8.5 เซนติเมตร โคนใบทู่หรือกลมแล้วค่อย ๆ เรียวไปหาปลายใบ ปลายใบยาวคล้ายหาง ใบเกลี้ยงเป็นมันทั้งสองด้าน มีเส้นแขนงใบ 8-10 คู่ ก้านใบยาว 1-1.3 เซนติเมตร เมื่อแห้งจะมีสีดำ ดอกเป็นช่อแบบแยกแขนงสั้น ออกระหว่างง่ามใบหรือปลายกิ่ง มีสีขาวหรือสีเหลืองอ่อน กลีบเลี้ยงมี 5 กลีบ โคนกลีบเชื่อมติดกันเป็นรูปกรวย ปลายกลีบแยกเป็น 5 แฉก กลีบดอกมี 5 กลีบ จีบเวียนเป็นรูปกังหัน กลีบดอกยาวเป็นสองเท่าของกลีบเลี้ยง มีสีขาวหรือสีเหลืองอ่อนเช่นกัน ผลเป็นผลแห้งไม่แตก มีผิวแข็ง เป็นรูปขอบขนาน มีปีก 5 ปีก ผลและโคนปีกไม่เชื่อมติดกัน ปีกยาว 2 ปีก รูปขอบขนาน ยาวประมาณ 3 เซนติเมตร ปีกสีน้ำตาลดำ ปีกสั้น 3 ปีก สั้นมากติดกับโคนผล