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Le chêne chevelu est un grand arbre à feuilles caduques mesurant de 25 à 40 m de hauteur avec un tronc pouvant mesurer jusqu'à 2 m de diamètre. Sa longévité est de 150 à 200 ans.
L'écorce est gris foncé et profondément creusée laissant apparaître une couleur rose saumonée au fond des crevasses.
Les feuilles mesurent de 7 à 14 cm de long et 3 à 5 cm de large, avec 6 à 12 lobes triangulaire de chaque côté.
Les fleurs sont pollinisées par le vent et les glands arrivent à maturation 18 mois après la pollinisation.
Le fruit est un gros gland, 2,5 à 4 cm de long et de 2 cm de large, bicolore avec une base orange allant vers le vert-brun à la pointe. La cupule de 2 cm de profondeur est poilue. Les glands sont très amers, mais ils sont mangés par les geais et les pigeons. Les écureuils ne les mangent que lorsque les autres sources de nourriture sont épuisées.

Le chêne chevelu est largement planté en partie pour sa croissance relativement rapide et il est naturalisé dans une grande partie de l'Europe. Il est utilisé comme plante ornementale, et comme brise-vent côtier.

Le bois présente de nombreuses caractéristiques d'autres chênes, mais il est très enclin à se fissurer et à se diviser et est donc relégué à des usages secondaires. Il est dur, mais peu dense, trop perforé, peu souple et peu résistant, sauf peut-être, s'il se trouve en permanence sous l'eau. On l'a utilisé occasionnellement pour la fabrication des traverses de voies ferrées. C'est un bon bois de chauffage car bon combustible
Plusieurs cultivars ont été sélectionnés, dont 'Variegata', un cultivar bigarré, et 'Woden', avec de grandes feuilles profondément lobées.
Un chêne chevelu a été planté le 6 janvier 2016 sur la place de la République à Paris en hommage aux victimes des attentats de Paris et Saint-Denis de 2015.
Le chêne chevelu est largement planté en partie pour sa croissance relativement rapide, il est utilisé comme plante ornementale et comme brise-vent côtier.

Le bois présente de nombreuses caractéristiques d'autres chênes, mais il est très enclin à se fissurer, à se diviser et est donc relégué à des usages secondaires.

Le Chêne chevelu est une espèce thermophile, présente dans le sud-est de l'Europe, dans la péninsule des Balkans jusqu'à la rive occidentale de la Mer Noire. Il est absent de la péninsule Ibérique, de Corse ou de Sardaigne.
On le trouve jusqu'en Europe centrale, en limite de son aire de répartition, par exemple dans la réserve naturelle de Boky, près de Zvolen en Slovaquie.
Il a été réintroduit dans les îles britanniques au XVIIIe siècle, ainsi qu'en France1?.
Dans le futur, son aire pourrait peut-être se déplacer vers le nord, en raison des dérèglements climatiques, mais sans certitude, car si le Gulf stream perdait de sa force, les hivers pourraient rester trop rudes pour lui[réf. nécessaire].