Đặc điểm hình thái của giống Thanh Trà như sau:

Bưởi Thanh Trà (Citrus grandis(L) Obeck ) là cây ăn quả thân gỗ thuộc họ Rutaceae, họ phụ Aurantioideae.

Thân cây: chiều cao cây có thể lên đến 15 m, đường kính gốc đến 25 cm, đường kính tán 9 m (cây trên 20 tuổi). Thân có 2-3 cành chính đường kính khoảng 10-20 cm mọc gần gốc, cành phân bố không đều, tán thưa.  Tiết diện cành non có hình tam giác, có lông và gai nhỏ, khi thuần thục thì thân tròn và gai rụng đi.  

Lá: mọc cách, hình ovan, có cánh lá rộng.  Trên 1 cành thường các lá ở đầu và gốc cành nhỏ, lá ở giữa cành to. Mút lá của những lá ở gốc cành tròn, ngược lại những lá ở ngọn lại có mút lá nhọn, còn những lá ở giữa cành mút lá tròn và lõm giữa. Phiến lá rộng, mép gợn sóng; mặt trên xanh đậm, mặt dưới xanh nhạt, lá non có lông tơ, chiều dài trung bình phiến lá 10,06 ± 1,85 cm, rộng 7,55 ± 1,94cm, có 5 – 7 đôi gân lá. Cánh lá rộng, hình trái tim, chiều dài 3,05 ± 0,22 cm, rộng 3,01 ± 0,15 cm; riêng lá đầu tiên tính từ gốc không có cánh lá. Cuống lá dài 0,59 cm. Nhìn chung lá Thanh Trà nhỏ và nhọn hơn lá của các giống bưởi khác.        

Hoa: Hoa Thanh Trà có mùi rất thơm, có 2 loại: hoa đơn và hoa chùm, thường mọc từ nách lá thứ 2-10, mỗi chùm có 5,8 ± 2,5 nụ hoa, đường kính nụ hoa 9,3 ± 0,1mm (nụ sắp nở). Hoa có 5 cánh màu trắng, dài khoảng 1,5-2 cm, trên cánh vẫn có những túi (đốm) tinh dầu màu xanh vàng như trên vỏ quả. Đài hoa hình sao 5 cánh, màu xanh. Nhị hoa màu trắng, dài 15,7 ± 6,9 cm, bao phấn màu vàng cam, hình bầu dục, số lượng nhị 30,4 ± 6,9 nhị /hoa (gấp hơn 4 lần cánh hoa) mọc thành từng bó, mỗi bó 4-5 nhị. Nhụy cái dài 19,7 ± 2,1mm; đầu nhụy hình phễu, màu vàng xanh. Quả: hình quả lê. Vỏ quả khi chín màu vàng xanh nhạt, trên mặt vỏ quả túi tinh dầu nhỏ và phân bố dày; vỏ quả dày khoảng 1,2 ± 0,2cm, cùi trắng. Có 12-14 múi/quả, múi dễ tách; màng múi dòn, dễ bóc; tép ráo, màu trắng xanh, nhiều nước, vị ngọt thanh.

Để phân biệt Thanh Trà với các giống bưởi khác chủ yếu dựa vào đặc điểm hình thái của lá và quả. Ngoài ra mùi tinh dầu Thanh Trà thơm nhẹ, không nặng mùi như bưởi đỏ.