Хмелеграб обыкновенный произрастает в ниже- и среднегорном поясах по ущельям и скалам до высоты 1200 метров над уровнем моря, преимущественно в широколиственных лесах, чисто хмелеграбовые насаждения встречаются редко. Предпочитает известковые почвы. Теплолюбив, хорошо переносит сухие почвы. Довольно теневынослив.
Растёт медленно: в первый год достигает высоты 15 см, на третий год вырастает до 30—70 см. Предельной своей высоты достигает примерно к 40 годам, после чего лишь расширяется крона и утолщается ствол.
Дерево высотой до 15—20 метров с густой шатровидной кроной, диаметр ствола достигает 30 см. Живёт до 100 лет. Корень в первый год жизни стержневой, в дальнейшем образует мощную, разветвлённую корневую систему.
Кора тёмно-бурая, с глубокими продольными трещинами, отслаивается длинными свисающими полосами. Молодые ветви бурые, опушённые.
Листья очерёдные, длиной 4—10 см, шириной 3—6 см, яйцевидные или яйцевидно-продолговатые, к вершине постепенно сужающиеся, с округлым или слабосердцевидным основанием, на опушённых черешках длиной до сантиметра. Цвет листовой пластинки светло-зелёный, снизу более светлый. Края двоякозубчатые с острыми зубчиками.
Цветёт хмелеграб обыкновенный в апреле, одновременно с распусканием листьев. Мужские и женские цветки расположены на концах побегов в отдельных серёжках. Мужские серёжки цилиндрические, красновато-коричневые, 6—9 см длиной, женские шишковидные, намного короче.
Плоды — яйцевидные, гладкие, сплюснутые с боков желтовато-бурые орешки длиной около 5 мм, завёрнутые в плёнчатые обёртки соломенного цвета с множеством продольных жилок и ломкими колючими волосками. Орешки собраны в соплодия длиной 5—8 см, диаметром до 4 см, похожие на шишечки хмеля. Созревают в августе—сентябре. Очень большое количество орешков (до 95 %) оказываются пустыми.
Хмелеграб обыкновенный перспективен для использования в качестве паркового растения в южных областях России.
Обладает ценной древесиной, она коричневато-бурого цвета, тяжёлая и плотная.
Родина: Вост. Средиземье, Кавказ, Малая Азия.