Harilik hobukastan on kuni 25 m kõrgune puu. Puhkemata kevadised pungad on kleepuvad. Suured, sõrmjad, 5–7 lehekesega liitlehed on vastakud ja pikarootsulised. Lehekeste serv on ebaühtlaselt saagjas. Õied koonduvad suurteks, kuni 30 cm pikkusteks püstisteks õisikuteks, mida nimetatakse türssideks. Valgete, punakate täppidega õite kroonlehtede servad on narmastunud. Õitseb mais–juunis. Viljaks on ogaline, kerajas kupar, mis avaneb kolmeks osaks. Kupras leidub 1–3 suurt, kastanimunaks kutsutavat seemet.