Широко-раскидистый кустарник или небольшое дерево, достигающее в культуре 10 м. В местах естественного произрастания встречаются деревья до 20—26 м высоты. Крона раскидистая, широковетвистая. После уничтожения дерева пень быстро обрастает порослью.

Однолетние побеги тонкие, салатно-буроватые, с точечными желтовато-кремовыми чечевичками, пурпурно-бурые с освещённой стороны. Одревесневшие побеги тёмно-серые с отслаивающимся эпидермисом, с частыми кремоватыми овальными чечевичками. Ветви и основной штамб очень декоративны благодаря блестящей красновато-бурой коре, напоминающей кору вишни. Листья цельнокрайные, удлинённо-яйцевидные или яйцевидно-округлые, иногда эллиптические, до 12 см длины и 6—8 см ширины, с длинно- или коротко-заострённой вершиной и клиновидным основанием и чётко проступающей нервацией. Листовая пластинка тонкая, но плотная, как у сирени обыкновенной, с приятным крепдешиновым отблеском, не опушена, по краю у молодых листьев коротко-реснитчатое опушение. Листья при распускании зеленовато-пурпурные, затем интенсивно светло-зелёные, крепятся на тонких желобчатых черешках до 2 см длины. Соцветия широко-метельчатые, ажурные, до 25 см длины и 20 см ширины, отходят под очень тупым углом, что придаёт раскидистый и ажурный вид сложным метёлкам.

Наиболее крупные соцветия достигают 25—27 см длины и 20—24 см ширины, только на наиболее сильных побегах прямостоячие, большей же частью поникающие. Развиваются из пары боковых почек на концах коротких побегов с 2—3 парами листьев. Центральная ось и боковые разветвления голые, пурпурно-бурые. Цветоножки короткие (до 2 см), чашечка колокольчатая, неправильно зубчатая, салатно-кремово-бурая, без опушения, до 1,5 мм длины. Трубочка венчика, в отличие от большинства видов сирени, короткая, с воронкообразно расходящимися тупыми лопастями, колокольчатой формы, до 2 мм длины. Два крупных пыльника приподняты над цветком на тонких тычиночных нитях, что облегчает опыление ветром. Рыльце пестика также выступает из трубочки. Лепестки венчика короткие, округлые, сильно отгибающиеся назад, до 3 мм длины.

Цветок мелкий (до 7 мм), бело-кремовый, с сильным медовым запахом, что позволяет использовать амурскую сирень как медоносное растение. Зацветает на 25—30 дней позже сирени обыкновенной. По форме цветка, окраске и запаху напоминает цветки лигуструма (бирючины). Коробочки продолговатые, иногда принимают ланцетовидно-вытянутую форму, с тупым клиновидно суживающимся основанием и закруглённой вершиной. Размер коробочки 1,5—1,6 х 1,2—2,5 см.

Семена очень крупные, превосходящие по размерам семена всех остальных видов, до 15 мм длины и 6 мм ширины, желтовато-бурые, с матовым отблеском. Средний вес 1 000 семян 15—18 г. Семена сирени амурской очень длительное время (3—4 месяца) прорастают. Поэтому перед посевом им нужна длительная стратификация. В отдельные неблагоприятные годы семена не прорастают в течение всей вегетации и всходят только весной следующего года. Первые два года сеянцы развиваются очень медленно.

В условиях средней полосы сеянцы сирени амурской зацветают на 6—7-й год. Это один из поздно цветущих видов. В условиях Московской области зацветает во второй половине июня, в отдельные годы — в первой декаде июля. Декоративность соцветий сохраняется 15—19 дней. Взрослые экземпляры в условиях Московской области цветут обильно, но не ежегодно. Семена завязываются очень хорошо. Следует учитывать, что семенные коробочки у сирени амурской растрескиваются быстрее, чем у сирени обыкновенной, и к началу декабря семена высыпаются полностью. В местах естественного произрастания цветёт обильно и ежегодно.

Сирень амурская вполне зимостойка во всех районах возделывания: в Сибири, в Полярно-Альпийском ботаническом саду на Кольском полуострове. Л.И. Качурина отмечает, что в условиях Заполярья цикл сезонного развития укладывается в короткий вегетационный период — 80—90 дней.

В Московской области только в отдельные годы наблюдалось частичное подмерзание верхушек однолетнего прироста. Прекрасно цветёт и плодоносит в Свердловске, Новосибирске, Перми, Горьком, Йошкар-Оле, Березниках, Горно-Алтайске. В южных районах европейской части СССР и в республиках Средней Азии страдает от суховеев и недостатка влаги. При поливах прекрасно развивается во Фрунзе, Алма-Ате, Никитском ботаническом саду. В условиях средней полосы вполне засухоустойчива. Наилучшее развитие сирени амурской в условиях европейской части СССР наблюдается в Ленинграде и Прибалтийских республиках.

Вид ценен для озеленения крупных промышленных центров и территорий фабрик и заводов; он довольно хорошо выносит дымовые газы, а большая листовая поверхность задерживает в 3—5 раз больше частиц городской пыли, чем молодые посадки липы, тополя и ясеня.

Представляет большой интерес для ландшафтно-паркового строительства, оформления городов и сёл как сильное, быстрорастущее дерево, не требовательное к почве и достаточно морозоустойчивое.

Прекрасно размножается семенами и зелёными черенками. Нестратифицированные семена могут пролежать в земле год и дать всходы только следующей весной. Прорастание семян через 3—4 месяца при самом тщательном уходе за посевными грядами считается нормальным явлением. Стратификация же семян в течение 2,5—3 месяцев позволяет получить дружные всходы через 30—40 дней. Перспективно проверить данный вид в качестве подвоя при создании высокоштамбовых форм сиреней.

Крайне заманчиво получить гибрид садовых форм сирени с данным видом, что позволило бы иметь сильнорослые быстрорастущие формы с поздним цветением.

Родиной сирени японской является Северная Япония (острова Пезо, Ниппон). Наиболее пышно она развивается в лиственных лесах по склонам гор на островах Хандо и Хоккайдо, где достигает 30 м высоты. Семена этого вида в 1876 г. из Японии были вывезены в Северную Америку. В Никитском ботаническом саду выращивается с 1935 г. Здесь в большей степени, чем сирень амурская, страдает от недостатка влаги. Причём пышного цветения и плодоношения не наблюдается. В ботаническом саду Ленинграда и в дендрарии Лесотехнической академии выращивается с конца XIX столетия.

Сирень японская очень близка по своим морфологическим и биологическим признакам к сирени амурской, отличаясь от неё более крупным размером куста или дерева. Значительно крупнее листовая пластинка, размеры соцветия, гуще опушённость центральной оси и боковых разветвлений. В отдельные годы развиваются метёлки до 30 см длины и 20 см ширины. Листья достигают 15 см длины и 9 см ширины. Цветок несколько меньше, с более короткими тычиночными нитями. Семенные коробочки имеют меньше бородавочек на поверхности. Зацветает на 4—6 дней позже сирени амурской. В отдельные годы сроки цветения совпадают, но цветение бывает продолжительнее. Кора многолетней древесины более тёмного фуксиново-фиолетово-бурого тона. В условиях средней полосы удовлетворительно зимует и переносит засуху. Хорошо цветёт и плодоносит в Москве, Казани, Горьком, Ленинграде, на Украине, в Белоруссии, Прибалтийских республиках. Профессор Н.К. Вехов отмечает пониженную зимостойкость сирени японской, которая в суровые зимы 1939/40 и 1941/42 гг. в условиях Лесостепной опытной селекционной станции сильно обмерзала. В условиях же Московской области при более равномерной обеспеченности влагой в течение вегетационного периода сильного повреждения надземной части не наблюдалось. Зимостойка в условиях Прибалтики, Горького и Ленинграда.