Листопадный кустарник до 4 м высотой. Листья супротивные, цельные, с войлочно опушенными черешками 2-4 мм длиной. Листовые пластинки 9-22 см длиной, округло-яйцевидные или почти округлые, с сердцевидным основанием, по краю выемчато-зубчатые, тонкие, опушенные звездчатыми волосками, с 9-10 парами выдающихся снизу боковых жилок. Соцветия — щитковидные метелки до 10 см в поперечнике, расположенные на верхушках побегов. Краевые цветки стерильные, венчик их белый, с неравными обратнояйцевидными долями до 9 мм в диаметре, на длинных цветоножках. Внутренние цветки плодущие, белые, с колесовидным венчиком до 8 мм в диаметре. Тычинки короткие, столбик с трехлопастным рыльцем, короткий. Плод костянковидный, сочный, сначала красный, затем черный, горьковатый, с вяжущим вкусом, до 11 мм в диаметре. Косточка плоская, до 7 мм длиной.
На Сахалине и Курильских островах калина вильчатая цветет в мае-июне, созревание плодов приходится на август-сентябрь и даже октябрь, когда плоды приобретают уже не красную, а черную окраску.
Калина вильчатая с ареалом восточноазиатского континентально-островного типа. На территории России вид распространен только в Сахалинской области: на Монероне, в южной части Сахалина и на Курильских островах (Кунашир, Шикотан, Итуруп, Уруп). За пределами России его ареал простирается до Японии (острова Хоккайдо, Хонсю, Сикоку, Кюсю) и юга полуострова Корея. Предпочитает открытые места, гари и вырубки в смешанных горных и лиственных лесах, встречается единичными кустами или небольшими куртинами. Редкое растение в Сахалинской области и подлежит охране на региональном уровне.
Семена калины вильчатой с маленьким недифференцированным зародышем и мощным эндоспермом. Калина вильчатая с целью использования в лекарственной и пищевой промышленности и как весьма декоративное растение для озеленения, но подлежащее охране, должна быть введена в культуру. На Сахалине ее размножали семенами и саженцами, в возрасте 14 лет растения имели высоту 1,5-2 м, цвели и плодоносили. В культуре данный вид нуждается в повышенной влажности воздуха и почвы, рыхлой и плодородной земле.
В калине вильчатой найдены антоцианы, стероиды, иридоиды, тритерпеноиды, фенолы, фенолкарбоновые кислоты и их производные, флавоноиды, органические кислоты, эфирное масло. Среди антоцианов плодов найдены 3-глюкозид и 3-арабинозилсамбубиозид цианидина. Среди стероидов листьев определены си- тостерин и β-D-глюкопиранозид ситостерина, среди иридоидов — фуркатозиды А, В, С, среди тритерпеноидов — пальмитат α-амирина, ацетат β-амирина, урсоловая кислота. Кроме того, найдена янтарная кислота, а также p-гидроксикоричная (p-кумаровая) фенол карбоновая кислота и ее производное 1-O-(p-кумароил)- β-D-глюкопиранозид. В листьях присутствуют флавоноиды — кемпферол, изокверцитрин. Среди фенолов и их производных найдены арбутин, салицин и его эфиры и идентифицирован фуркатин. В калине вильчатой присутствует эфирное масло, включающее хавикол, деметил эвгенол, 4-винилфенол.
Калина вильчатая местным населением используется как пищевой витаминный продукт.