다른 이름으로는 함백이꽃, 함박이, 옥란, 천녀화, 천녀목란, 산목란, 산목단 등으로 불린다. 북한에서는 "목란"이라 부르며 국화(나라꽃)로 칭하고 있다.
목련과의 낙엽 활엽 중간크기 나무로 뿌리에서 여러 줄기가 올라와 부채꼴 모양으로 크기는 7~～10m 정도다. 자라는 곳이 인가 근처가 아니라 깊은 산지의 중턱이나 골짜기라 사람들 눈에 잘 띄지 않는다.
잎은 어긋나고 감나무 잎처럼 넓은 타원형 또는 긴 타원형으로 생겼으며, 잎 끝이 급히 뾰족한데다 가장자리가 밋밋하고 뒷면은 회색 빛이 도는 녹색으로 맥 위에 털이 있다.
목련은 꽃이 먼저 핀 다음 잎이 나오지만 함박꽃나무는 잎이 다 펼쳐진 다음 꽃이 핀다. 꽃은 늦봄에서 초여름에 새 가지 끝에 밑을 향해 달리고 하얀 꽃잎으로 둘러 쌓인 수술은 붉은 빛을 띤 보라색이며 꽃밥은 밝은 홍색이다. 흰색의 꽃은 5~7월에 잔 모양으로 지름 7～~10cm로서 꽃잎은 6～9개이고 향기가 있다. 꽃이 커다란 잎에 가려 보일 듯 말 듯 하다.
함박꽃나무는 우리나라에 자생하는 나무 중 가장 큰 꽃을 피운다. 꽃이 커서 깊은 계곡으로 들어갔을 때 만나게 되면 아름다운 자태와 매혹적인 향기에 누구라도 매료되는 꽃이다.
목련과의 다른 나무(목련, 백목련, 자목련, 태산목)는 꽃이 모두 하늘로 보고 피는데 함박꽃나무의 꽃은 아래로 다소곳이 매달려 꽃이 보일 듯 말 듯 가리면서 핀다. 꽃이 활짝 벌어지는 시간이 짧으니 향기가 더욱 안으로 스며들어 진하고 청아한 향이 난다. 게다가 가을에 붉게 익는 타원형의 열매는 새들이 아주 좋아하는 먹이가 된다. 관상용으로 심으며 민간에서는 수피를 건위제, 구충제 등의 약용으로 이용한다.
커다란 초록색 잎사귀에 묻힌 은은한 향의 하얀 함박꽃나무 꽃은 당당하게 하늘을 향하는 것이 아니라 다소곳이 땅을 향해 피는 모양은 소복 입은 여자 같이 깔끔하고 정갈함이 풍긴다.