Pohon berdaun hijau sepanjang tahun, menyukai suhu tropika hangat (suhu rata-rata 25 ?C), tinggi dapat mencapai 8 m namun biasanya tajuknya melebar hingga jari-jari 4m. Daun majemuk menyirip dengan anak daun 5 hingga 9, berbentuk bulat telur, dengan variasi tergantung umur, posisi pada pohon, dan ras lokal.
Pertumbuhan rambutan dipengaruhi oleh ketersediaan air. Setelah masa berbuah selesai, pohon rambutan akan merona (flushing) menghasilkan cabang dan daun baru. Tahap ini sangat jelas teramati dengan warna pohon yang hijau muda karena didominasi oleh daun muda. Pertumbuhan ini akan berhenti ketika ketersediaan air terbatas dan tumbuhan beristirahat tumbuh.
umbuhan ini menghasilkan bunga setelah tujuh tahun jika ditanam dari biji, tetapi pada usia 2 tahun sudah dapat berbunga jika diperbanyak secara vegetatif. Rambutan berumah dua, tetapi bersifat androdioecious, ada tumbuhan penghasil bunga jantan saja dan tumbuhan penghasil bunga banci. Tumbuhan jantan tidak pernah menghasilkan buah.
Pembungaan rambutan dipengaruhi oleh musim atau ketersediaan air. Masa kering tiga bulan menghentikan pertumbuhan vegetatif dan merangsang pembentukan bunga. Di daerah Sumatra bagian utara, yang tidak mengenal musim kemarau rambutan dapat menghasilkan buah dua kali dalam setahun. Di tempat lain, bunga muncul biasanya setelah masa kering 3 bulan (di Jawa dan Kalimantan biasanya pada bulan Oktober dan November).
Bunga majemuk, tersusun dalam karangan, dengan ukuran satuan bunga berdiameter 5 mm atau bahkan lebih kecil. Bunga jantan tidak menghasilkan putik. Tumbuhan banci yang baru berbunga biasanya menghasilkan bunga jantan, baru kemudian diikuti dengan bunga dengan alat betina (putik). Bunga banci (hermafrodit) memiliki benang sari yang fungsional dan memiliki dua bakal buah, meskipun jika terjadi pembuahan hanya satu yang biasanya berkembang hingga matang, sementara yang lainnya tereduksi. Penyerbukan dilakukan oleh berbagai jenis lebah, tetapi yang paling sering hadir adalah Trigona, lebah kecil tanpa sengat berukuran sebesar lalat. Di berbagai apiari, bunga rambutan juga menjadi sumber utama nektar bagi lebah peliharaan.
