Morfologia thumb| Budowa przedniej części ciała samca, widoczne cechy płciowe thumb| Larwy pachnicy dębowej Owady dorosłe długości od 22 do 32 mm, sporadycznie do 40 mm, brunatne, brunatnoczarne lub czarne ze słabym oliwkowo-metalicznym połyskiem. Głowa z wydatnym, prostokątnym nadustkiem oraz parą guzków położonych u nasady czułków. Czułki krótkie, dziesięcioczłonowe, załamane, z buławką złożoną z trzech członów. Przedplecze zaokrąglone, z podłużnym zagłębieniem w części środkowej. Pokrywy szerokie o wyraźnie zaznaczonych guzach barkowych. Wyraźny dymorfizm płciowy ujawniający się między innymi w budowie głowy (u samca guzki u nasady czułków wyższe i połączone listewką), przedplecza (u samca bruzda na środku przedplecza znacznie głębsza i wyraźnie otoczona wypukłościami) oraz członów przednich stóp.
Larwy pędrakowate, białawe, o ciele zgiętym na kształt litery "c". Na spodniej stronie ostatniego segmentu ciała występują równo rozproszone szczecinki (układ szczecinek jest cechą odróżniająca od larw niektórych spokrewnionych gatunków z rodziny żukowatych). W ostatnim stadium larwy mogą osiągać masę 12 g i do 60 mm, a według innych źródeł do 100 mm długości.