Rød-eg er et stort og kratigt træ i egeslægten. Det voksne træ bliver mellem 20 – 30 meter højt og 60-90 cm i diameter. Det har, når det står frit, en stor åben krone. Barken er mørk, glat, højst 1-2 cm tyk og svagt furet. Grenene er stive, og unge grene får hurtigt en mørkerød farve. Bladene sidder på 3-5 cm lange stilke, er 12 – 22 cm lange med 7 – 11 spidse lapper. De er først gulgrønne, senere matgrønne på oversiden og blegere på undersiden. Om efteråret får bladene meget smukke dramatiske røde høstfarver. Hanblomsterne sidder i rakler, og hunblomsterne sidder i aks. Blomsterne springer ud lige før eller samtidig med bladene. Agernet har hos rød-eg en toårig udvikling. Det første år efter bestøvning bliver det ikke meget større end en ært. Først i det andet år udvikles det helt. Agernet er væsentligt tykkere end hos stilk-eg og vinter-eg.