Le Ginkgo est un arbre dioïque, c'est-à-dire que chaque arbre est soit mâle soit femelle. Sa reproduction présente certaines caractéristiques communes avec la reproduction des fougères et d'autres communes avec celle des conifères et plantes à fleurs.
En effet, après avoir produit ses ovules, le Ginkgo femelle reçoit du pollen que le ginkgo mâle produit en énorme quantité. Arrivé sur l'ovule, le grain de pollen germe et forme un tube pollinique libérant deux spermatozoïdes qui nagent dans le liquide de fécondation, vers le gamète femelle. (Ce mode de fécondation est appelé siphonozoïdogamie.) La fécondation peut encore s'effectuer même si l'ovule est tombé à terre. Une fois cette fécondation effectuée, la jeune plante se développe sans passer par le stade de la graine au sens botanique du terme.
La différence essentielle avec les conifères et plantes à fleurs se fait essentiellement au niveau de la production de l'ovule. Chez les conifères et plantes à fleurs, l'ovule est très petit et grossit une fois la plante fécondée en accumulant des réserves de nourriture pour le futur bébé (la graine). Chez le Ginkgo, l'ovule est déjà plein de réserves nutritives même si celui-ci n'est pas fécondé et dans ce cas, elles auront été produites en pure perte. Une autre caractéristique du ginkgo est que l'ovule une fois fécondé n'a pas le pouvoir d'hibernation d'une graine et doit germer sans attendre.
À ce titre, on peut comparer l'ovule du Ginkgo à un œuf de poule qui ne donnera un poussin que si la poule a été fécondée par le coq mais qui, dans le cas contraire aura été produit en pure perte.
La seule autre plante à ovules est le cycas.
Le sexe d'un arbre est difficile à déterminer avant la production des organes de reproduction (ovules ou pollen). En effet, seules les femelles produisent des ovules (et donc des graines). La plupart des Ginkgo plantés en ville sont des mâles obtenus par bouturage pour être sûr qu'ils ne produiront pas de graines nauséabondes au milieu de l'hiver.
La plante arrive à maturité sexuelle entre 20 et 30 ans et sa durée de vie peut excéder 1 000 ans.
Le Ginkgo biloba est rangé dans l'embranchement des Ginkgophytes ou des Préspermaphytes, proche de ceux des plantes à graines, avec le suffixe en -spermes. En effet, le Ginkgo biloba ne possède pas de graines, mais les plants femelles portent des ovules. Un ovule sera fécondé par le pollen d'un autre plant de ginkgo mâle, et germera immédiatement ; donnant naissance à un jeune pousse, au pied du plant mère.
Les ovules de Ginkgo sont souvent nommés, à tort, graine ou fruit. Les graines et les fruits n'apparaissent qu'avec les gymnospermes (ou conifères). L'ovule de Ginkgo germera dès que les conditions seront favorables, à la différence d'une graine ou l'on peut mettre la pousse du nouveau plant entre parenthèse en la conservant au sec.
Le Ginkgo est un arbre de taille moyenne, pouvant atteindre 20 à 35 m. Leur durée de vie est très importante, puisque certains spécimens sont connus pour avoir plus de 2 500 ans.
L’écorce des jeunes Ginkgo est d’abord lisse puis devient craquelée et fissurée avec le temps. Sa couleur varie du brun au gris.
Ses feuilles sont uniques parmi les plantes porteuses de graines, puisque formées de deux lobes en forme de palmes. Elles n'ont pas de nervure centrale comme la quasi-totalité des plantes modernes et atteignent de 5 à 15 cm de long.
L'ovule de couleur jaune-brun de 2 à 3 cm de diamètre qu'on prend généralement pour un fruit. Avant l'automne, cet ovule est lisse et attirant mais toxique car il contient de l'acide butanoïque, il sent d'ailleurs le beurre rance, ou encore la vomissure à l'automne lorsqu'il commence à se rider.