C'est un arbre très épineux, à feuilles caduques, allant jusqu'à 8 mètres de haut, à ramification importante et complexe. Le tronc est bien défini, droit ou légèrement tortueux, à écorce brun-grisâtre, crevassée longitudinalement. Les branches sont nombreuses, très ramifiées, avec des épines droites de 2-7 cm. Les branches secondaires jeunes sont vertes, pubescentes et portent aussi des épines.
Pour ce qui est de la phyllotaxie, les feuilles sont alternes. Ce sont des feuilles composées avec deux folioles de 1 à 5 cm sur 0,7 à 3,5 cm, subsessiles, coriaces, vertes sur les deux faces, un peu pubescentes, et de forme ovale-lancéolé, largement lancéolé ou ellipsoïde, aigus ou obtus.
L'inflorescence est indéterminée et comporte de 5 à 12 fleurs disposées sur un pédoncule pubescent, de longueur variable. Le calice se compose de 5 sépales ovales. La corolle comporte 5 pétales deux fois plus longs, lancéolés, obtus, ou ovales, et de couleur verdâtre-blanchâtre. Il y a de 10 à 15 étamines, insérés sur un disque charnu de couleur vert sombre au centre duquel se trouve le pistil. Le fruit est une drupe charnue de 1 à 2,5 cm de long, de forme ovale oblongue, de surface soyeuse-pubescente et de couleur verdâtre-blanchâtre, à l'intérieur de laquelle il n'y a qu'une seule graine. Le dattier du désert fleurit de mars à mai et fructifie de juillet à octobre.
Adaptations à la sécheresse
Comme la plupart des plantes de milieux semi-arides, le dattier du désert présente différentes adaptations morphologiques à la sécheresse. Ces adaptations sont ici particulièrement variées : pubescence, sclérification, feuilles coriaces, rameaux chlorophylliens assimilateurs réduit à l'état d'épines, système racinaire double (un appareil racinaire superficielle étendu capte de manière très performante l'eau immédiatement après les précipitations dans un rayon de 20 mètres et un appareil racinaire profond puise dans les réserves du sol jusqu'à 7 mètres). Ceci explique sa grande résistance aux sécheresses, telles celles de 1972-1973 et 1984-1985, l'individu pouvant survivre jusqu'à deux ans en l'absence de précipitations. Par ailleurs, comme tout les balanites, le datier du désert ne présente pas de métabolisme photosynthétique adapté aux milieux secs de type C4 ou CAM, mais un métabolisme en C3 ordinaire.
