Dans son habitat d'origine, il s'élève de 50 à 60 mètres (40 m en Europe) et peut y vivre jusqu'à 500 ans (environ 300 ans en Europe).
Son tronc peut atteindre 2 mètres de diamètre.
Il se distingue avant tout par sa feuille (10 à 16 cm). Caduques, simples, alternes, elles comportent 4 lobes avec une échancrure nette à son extrémité. Le pétiole mesure jusqu'à 10 cm. Elle est jaune-vert au printemps et en été, jaune en automne.
La fleur, hermaphrodite, est solitaire, dressée, comporte 9 tépales (pétales et sépales indifférenciés) dont 3 sépales vert clair entourant 6 pétales évoluant de vert très clair à blanc, jaune orangé à la base et légèrement odorante. Sa forme la fait ressembler à une tulipe, d'où le nom de l'espèce.
Elle donne un fruit conique et écailleux dressé après 20 ans. À maturité, à partir d'octobre, il libère de nombreux akènes ailés (3 à 5 cm) ou samares simples (graines ailées, comparables à celles du frêne).
Souche rejetant vigoureusement après coupe.
Les jeunes branches sont rouge foncé tandis que l'écorce devient gris foncé, finement fissurée en vieillissant.
Les Indiens creusaient leur canoë dans des troncs de tulipier.
Son bois de est qualité médiocre utilisé pour la fabrication de mobilier bon marché ou de parquets, ainsi que pour les placages ou les instruments de musique..
On extrait de son écorce la liriodendrine, un alcaloïde succédané de la quinine.
Les feuilles de tulipier sont utilisées pour fabriquer une base de parfum.
Son nectar apprécié par les abeilles (du moins aux États-Unis) donne un excellent miel très foncé.
Il existe quelques forêts de Tulipiers dans les Pyrénées occidentales et en Bretagne.
Son aire de distribution s'étend de l'Arkansas et l'Alabama jusqu'au Michigan, New York et le sud du Canada. Il a été introduit en France à partir du début du XVIIIe siècle, on en connaissait un exemplaire dans le domaine du Trianon en 1732.
L'arbre supporte des gelées courtes jusqu'à -30 °C et apprécie énormément le soleil. Il a besoin de beaucoup d'eau en terrain bien drainé,c'est une essence de pleine lumière à développement rapide, capable de tolérer un faible ombrage.