Arbol caducifolio de hasta 25 m de altura, con follaje de color verde claro en verano y pardo marcescente en el invierno, que lo destacan del entorno, mezclado principalmente con encinas en las partes más bajas de su distribución, y de pinares o matorrales de alta montaña en la parte superior de las montañas ibéricas donde habita. Sin embargo, este típico color primaveral y veraniego, se torna más pardo amarillento cuando llega el otoño.

Las hojas son caducas, frecuentemente de comportamiento marcescente, grandes, con lóbulos profundos cuyas incisiones en muchos ejemplares casi alcanzan el nervio central. Son pelosas por ambas caras, aunque se aprecia mejor este carácter por el envés, que muestra un tono verde más claro; esto es importante para diferenciar esta especie de los verdaderos robles. Cuando comienzan a brotar, muestran un tono algo rosado que cambia bruscamente al verde claro, y llegado el otoño se tornan pardo-amarillentas al secarse.

En las ramas es posible encontrar unas agallas muy características, provocadas por la picadura de una pequeña avispa, que pone sus huevecillos en los tejidos de la rama. Dichas agallas son de aspecto globoso y color pardo, con unos piquitos a modo de corona en la parte superior y, sobre todo en las que se encuentran en el suelo, un pequeño agujerito por donde ha surgido el individuo adulto derivado de la larva que se había alimentado de la agalla. Las agallas son mecanismos de defensa de la planta ante el ataque del insecto.

Distribución: El rebollo es de los más extendidos representantes del género en la flora ibérica, ya que en nuestro territorio se encuentra el máximo de su distribución.

Ecológicamente desempeña un papel intermedio entre las especies más claramente xerófitas (encinas y quejigos) y los verdaderos robles. Se desarrolla principalmente sobre suelos silíceos (granitos, gneises, pizarras), muy raramente en calizas; deben ser húmedos, aunque en menor medida que para los robles por antonomasia.

Soporta climas continentales, con fuertes heladas en invierno y un cierto grado de sequía veraniega, entre algo menos de 400 y hasta casi 2000 m como altitudes extremas. Puede formar masas puras (melojares o rebollares, localmente extensos en las montañas castellanas o en el Sistema Central) en que se encuentran arbustos como genistas o piornos y plantas herbáceas como las peonías o el helecho común. Puede también mezclarse con la encina y el quejigo en las altitudes inferiores, con el haya en las zonas más húmedas o con pinos de montaña a mayores altitudes.

Observaciones: Aunque las bellotas se pueden aprovechar para montanera, la producción es baja e irregular en comparación con la de la encina o el alcornoque.

La madera, muy fibrosa y de difícil secado, se ha empleado para hacer vigas, traviesas de tren y en el entibado de minas. Se ha utilizado sobre todo para la producción de leña y carbón vegetal.