Листопадное дерево до 20-25 м высотой (на Курилах 2-7 м), со стволом до 35 см в диаметре. Молодые побеги ребристые, густо опушенные. Листья крупные, плотные, обратнояйцевидные, с рыжеватым опушением на нижней стороне, 25-30 (до 40) см длиной, 12 (до 25) см шириной, с 8-13 парами лопастей, на коротких (до 0,5 см) черешках. Плоды — желуди округлой формы до 2 см в диаметре, почти сидячие, собраны по 2-3. Плоды прикрывают мягкие, неплотно прилегающие плюски, с чешуями до 1,5 см длиной: чешуи снаружи с беловатым опушением.
Цветение наблюдается в мае, созревание плодов — в сентябре-октябре.
Дуб зубчатый с восточноазиатским континентально-островным типом ареала. На территории России он распространен только на юге Приморского края и южных Курильских островах (о-в Кунашир), за пределами страны — в Китае, Корее и в Японии. На Кунашире дуб зубчатый встречается к югу от оз. Лагунное и приурочен главным образом к Охотоморскому побережью. Обитает на морском побережье за песчаными береговыми валами и на каменистых приморских обрывах; образует небольшие рощи. Занесен в «Красную книгу РСФСР».
Размножается семенами. Семена дуба с крупным зародышем, без эндосперма. Всхожесть желудей зависит от их влажности. Очень чувствительны к высушиванию. Высокая влажность желудей является необходимым условием их прорастания. При осеннем посеве свежесобранных желудей, влажность которых составляла 50%, всхожесть достигала 78%. При снижении влажности до 35-37%
всхожесть падала до 60-64%, при 25% наблюдалась полная потеря жизнеспособности. Довольно высокая всхожесть (81%) была достигнута при хранении семян после сбора в холодильнике при температуре 5-8°С и посеве в грунт весной, при этом всходы появились через 2 нед. Для создания насаждений на склонах рекомендуют осенний посев по 3-5 желудей в гнездо на глубину 5-8 см, возможен и посев вразброс.
В составе дуба зубчатого обнаружены тритерпеноиды, катехины, стероиды, фенолкарбоновые кислоты и их производные, высшие алифатические углеводороды, эфирное масло, проантоцианидины, флавоноиды. В составе флавоноидов листа был идентифицирован 3-O-[2,,,6,,-ди-O-p-кумароил]-)3-Л-глюкопиранозид кемпферола, эфирное масло содержало метилпальмитат, дигидроактинидиолид, бензальдегид, эвгенол, метиллинолеат, окись кариофиллена, метилстеарат. Среди тритерпеноидов найдены лупеол и глютинол. Кроме того, в листьях присутствовали парафины, ситостерин. В коре были найдены проантоцианидины, катехины и галлокатехины, гексагаллоилглюкоза, галловая кислота.
Дуб зубчатый применяется в восточной медицине. В корейской медицине использовали отвар сухой коры, собранной весной и в начале лета. Отвар служил как внутренним, так и наружным средством при расстройствах желудка, кишечных кровотечениях, воспалении лимфатических желез туберкулезного характера, нарывах. В китайской медицине кора применяется как вяжущее средство, кора, листья и семена — при рахите, воспалении желез (желуди), как противоглистное, кровоостанавливающее, при опухолях и кровавой моче (листья). Экспериментально установлено, что спиртовые экстракты семян растений из Приморья обладают антиоксидантной активностью (ИЭ-206 мкг/ч).