Le Bois de Sainte-Lucie est un arbuste caducifolié, de 1 à 4 mètres de haut (et jusqu'à 12 m), à bois odorant. Il est souvent très ramifié dès la base, avec de nombreux rameaux étalés. Son tronc tortueux a une écorce tout d'abord lisse et grise puis noirâtre à pourpre, crevassée en long .
Le pétiole de 2-3 cm, pubescent au début puis glabrescent, porte 1 ou 2 nectaires. Les feuilles alternes ont un limbe, de 2-6 × 1,5-4,5 cm, ovale à suborbiculaire, souvent plié au niveau de la nervure principale. Plus large en son milieu, le limbe a la base en cœur. La marge est finement denticulée (crénelé, serreté), avec de minuscules glandes présentes entre les dents. À la base du limbe ou sur le pétiole, des nectaires sécrètent un liquide sucré qui attire les fourmis, lesquelles protègent en retour le cerisier des insectes susceptibles de ronger les feuilles. Le parfum qui se dégage du bois, de l'écorce et des feuilles provient de la coumarine que contiennent aussi certaines graminées et qui contribue à donner au foin fraîchement fauché son odeur caractéristique.
Ses fleurs blanches sont groupées par 4 à 10 en racèmes corymbiformes dressés, avec quelques petites feuilles à la base. La fleur très parfumée comporte un hypanthe conique à campanulé, un calice à 5 lobes à marge entière, 5 pétales obovales à elliptiques, blancs, 20 à 25 étamines entourant un ovaire supère monté d'un style simple. Les fleurs se développent avec les feuilles en mars-avril-mai, suivant la situation. La pollinisation est entomogame.
Ses fruits, rouges puis noirs à maturité, sont des drupes beaucoup plus petites (8-10 mm) et acides que les cerises. De saveur amère et acerbe, elles sont cependant appréciées des oiseaux.
