Seinen Ursprung hat der Walnussbaum in Mittelasien. Die Römer lernten ihn über die Griechen kennen und haben ihn in ihren Gärten eingeführt. Über Gallien gelangte dieser nach Deutschland, wo er dann Walchbaum genannt wurde. (Als "Walchen" wurden damals die Bewohner Galliens bezeichnet.) Im 18. Jahrhundert ist daraus der uns bekannte Name Walnussbaum entstanden. Verwildert findet man den Walnussbaum heute nur noch in Süd- und Südost-Europa. Der Walnussbaum erreicht meist Höhen zwischen 15-20 m, er kann aber in Sonderfällen bis zu 30 m hoch werden.
Der Stamm ist kurz, in der Form zylindrisch manchmal mit starken Wurzelanläufen und Maserknollen und besitzt eine silbergraue Borke, die erst im späten Alter Risse und eine schwarzgraue Farbe bekommt. Der Nussbaum wächst ziemlich schnell und beendet sein Höhenwachstum im Allgemeinen mit etwa 60-80 Jahren. Sein Höchstalter von 150-160 Jahren fällt damit auch nicht sehr hoch aus. Der Stammdurchmesser liegt im Normalfall zwischen 60 und 80 cm. Die Stammlänge variiert von drei Metern im Freistand und bis zu zehn Metern im Anbau. Die Äste sind weit ausladend, die Krone locker. Die Zweige besitzen eine olivgrüne bis braune Färbung und ein grünbraunes, gefächertes Mark. Die Blätter sind unpaarig gefliedert (fünf bis neun elliptische, kahle Fliderblättchen) können bis zu 30 cm lang werden. Sie strömen einen unverwechselbaren, herb- aromatischen Duft aus.
Der Nussbaum ist mit 20-30 Jahren mannbar. Seine männlichen Kätzchen (ca. sechs bis zehn cm lang), die schon im Herbst auftreten hängen an den Blattachsen der vorjährigen Zweige. Seine weiblichen Blüten, die im Mai erscheinen sind sehr klein und empfindlich. Sie entspringen an den Spitzen der Zweige und besitzen eine rötliche Farbe. Da der Duft des Nussbaumes Insekten abstößt, ermöglicht erst der Wind ihr Zusammenkommen.
Die Früchte, als Walnüsse bekannt, reifen zwischen September und Oktober. Sie sind ca. fünf cm groß, kugelförmig, und glattschalig.
Da der Nussbaum ursprünglich aus einer wärmeren Region kommt, ist er sehr frostempfindlich und leidet daher bei strengen Wintern sehr stark.
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