Il castagno vegeta in un'ampia area che gravita essenzialmente sul mare Mediterraneo: presente in piccoli gruppi sulla costa settentrionale della Turchia, lungo il Mar Nero, è molto diffuso in tutta la Grecia, frequente in Jugoslavia specialmente lungo le Alpi Dinariche, e si spinge fino ai limiti dei Carpazi, in Ungheria e Romania. Abbastanza frequente nelle valli italiane della Svizzera, specialmente nel Ticino, si spinge verso Nord fino alla costa meridionale dell'Inghilterra; è diffusissimo in Francia, Spagna, Italia, Portogallo.
E' un albero di notevole sviluppo, raggiunge spesso i 20-25 m di altezza e talora 30-35 m. Per la eccezionale longevità della pianta, il diametro raggiunge frequentemente dimensioni cospicue: non sono rari esemplari di 2 m di diametro, mentre alcuni castagni famosi superano largamente questa misura. Il portamento, sempre eretto, è caratteristico e maestoso.
Il sistema radicale è mediamente profondo, ma molto espanso e robusto.
Il fusto, normalmente diritto, è spesso ramificato a breve distanza dal suolo in poche grosse branche principali. I rami sono sempre grossi, falcati, i ramuli piuttosto tozzi, a sezione rotonda o quadrangolare nei rami vigorosi. Le gemme, bruno-rossiccie, sono liscie, corte e tozze.
La chioma, ampia e rotondeggiante, si riconosce facilmente a grande distanza.
La corteccia, dapprima bruno rossastra e poi grigio olivastra sui fusti giovani, con numerosissime lenticelle trasversali allungate, dopo i venti anni forma un ritidoma grigio bruno, che copre il fusto e le branche principali e raggiunge lo spessore di qualche centimetro nelle piante più vecchie, su cui forma dei cordoni grossi e molto rilevati, a spiralatura sinistrorsa o destrorsa. Le foglie, caduche, inserite sul ramo in spirale a fillotassi molto variabile, appaiono alterne su un unico piano per torsione del picciolo, lungo da 15 a 25 mm, alla cui base si sviluppano due stipole lineari, precocemente caduche. Le foglie, la cui forma si differenzia notevolmente nelle diverse varietà coltivate, sono di regola ellittico-lanceolate e sono lunghe da 12 a 20 cm e larghe 3-6 cm. La base è rotonda cuneata, il bordo fogliare dentato-crenato, l'apice brevemente acuminato. La nervatura principale e le secondarie sono nettamente rilevate. Il lembo fogliare ha consistenza coriacea, il colore, verde intenso lucente sulla pagina superiore, è invece molto più pallido e talora giallastro sulla inferiore, spesso leggermente pubescente nelle foglie giovani.
Il castagno è pianta monoica: i fiori maschili o staminiferi sono dotati di un perigonio esamero e di 8 a 12 (20) stami che nel castagno selvatico sono abbondantemente polliniferi; in questo essi sono raccolti in infiorescenze (amenti), eretti, molto appariscenti, lunghi sino a 35 cm, ordinariamente 15-20 cm, di un odore penetrante caratteristico.
I fiori femminili si riscontrano alla base dell'ultimo amento o sui 2-3 amenti superiori; spesso sono in numero di 3, raramente da 1 a 7 e sono protetti da un involucro squamoso, che dopo la fecondazione forma la cupola, detta volgarmente riccio. Il fiore femminile comprende il perigonio esamero, tomentoso; l'ovario è inferiore con 6-8 logge irregolari. Gli stili, in numero di 4 a 9, per lo più 7, sono rigidi, cilindrici, pelosi alla base, glabri alle estremità, di colore giallo-verdognolo e bianco-verdognolo, chiaro. A maturità il riccio (cupola) è subsferico, spinescente, colore giallo-bruniccio. L'interno della cupola è giallo-pallido, coperto di fine peluria.
I frutti, detti castagne, sono contenuti nella cupola in numero variabile da uno a tre; la loro forma, determinata anzitutto dal numero e dalla posizione nella cupola (emisferica per i frutti laterali, schiacciata per quello centrale) si modifica notevolmente, come pure le dimensioni, a seconda delle varietà. Il pericarpo o epicarpo, bruno con strisce più scure, è liscio e lucente; alla base vi è una cicatrice ilare più o meno ampia, grigia e spesso pubescente.
All'apice la castagna si restringe e porta la "torcia", formata dai residui del perianzio e degli stili. Il pericarpo racchiude i cotiledoni, in numero di due ed ineguali; sono sodi, di color bianco-avorio, amilacei e di sapore dolciastro.
Essi sono avvolti da una sottile pellicola membranacea spessa, difficilmente staccabile (episperma). La fecondazione del castagno è prevalentemente anemofila, tuttavia anche gli insetti concorrono al trasporto del polline ed alla fecondazione. Le api visitano frequentemente i fiori del castagno, tanto è vero che nel miele si trova spesso abbondantissimo polline.

Storicamente il castagno ha avuto un'importanza elevatissima come fonte primaria di cibo per esseri umani, bestiame e animali selvatici. Un'intera catena alimentare era basata sulla produzione annuale di castagne. Oggigiorno gran parte della produzione è destinata al mercato del prodotto fresco ed essiccato (80% in Italia), cibo per il bestiame (5-10%, soprattutto bestiame suino, la cui carne assume caratteristiche superiori quando viene alimentato con castagne) e per l'industria dolciaria (10-15%).
Molto limitato, rispetto al passato, è l'uso come legname da costruzione e per la produzione di tannino, mentre tuttora molto diffusa è la tecnica del ceduo per la produzione di pali e lanciole usati in viticoltura, frutticoltura e nel settore ornamentale come sostegni per le giovani piante.

L'impianto del castagneto da frutto può essere fatto con piantine allevate da seme in vivaio, quivi innestate con marze di varietà pregiate (innesto a corona, a spacco) e poi messe a dimora a 10-12 metri di intervallo; più frequentemente però vengono direttamente nel castagneto piante o polloni selvatici.
Le piante abbisognano di attente cure colturali (lavorazioni, concimazioni, potature) come una normale coltura da frutto.
Particolarmente importanti le potature, che tendono ad equilibrare la produzione di frutto e di legno.
Di importanza eccezionale sono gli sfollamenti ed i diradamenti, che vanno eseguiti con particolare cura e con tecnica accurata; altrettanto va ripetuto per il taglio definitivo, che deve lasciare la ceppaia ben pulita e liscia, a fior di terra (taglio a chierica di monaco).