Le Tilleul à petites feuilles est un arbre du genre Tilia et de la famille des Tiliaceae. C’est un arbre de 20 à 30 m, caducifolié dont la longévité est élevée (jusqu'à 500 ans). Il rejette de souche et drageonne. Ses fleurs, hermaphrodites, fleurissent en juillet et sont pollinisées par les insectes. Ses fruits sont, quant à eux, dispersés par le vent.

Son houppier est large et étalé, arrondi à branches arquées et retombantes. Son écorce peu épaisse est à l'état juvénile gris-verte, lisse et luisante. En vieillissant, elle devient gris-brun et crevassée en long. Ses jeunes rameaux sont alternes, glabres, luisant, brun-vert à rouges.

Ses bourgeons sont globuleux glabres, vert à rougeâtre, à 2 écailles visibles.