Родина: юг Северной Америки, приатлантические штаты. Растет в широколиственных и хвойных лесах, вдоль рек и по каменистым склонам.
Дерево до 20 метров высоты с диаметром ствола до 1 м. крона деревьев, выросших на свободе, широкояйцевидная, ажурная. Кора ствола серая, глубокобороздчатая. Молодые побеги серые, опушенные, с железками. Листья длиной 50-70 см, непарноперистые, 11-19 листочков; листочки продолговато-ланцетные, вверху заостренные, по краям мелкозубчатые, обычно с обеих сторон пушистые, снизу опушены более густо. Листья распускаются в конце мая, опадают в конце сентября; летом они светло-зеленые, осенью желтовато-бурые. Мужские цветки в сережках длиной 6-13 см, женские – в кистях по 3, 6, 8. плоды удлиненно-яйцевидной формы, наверху заостренные, длиной 6 см и 3 см в диаметре, оболочка плода серая, густо войлочная, железистая, клейкая. Скорлупа ореха черно-коричневая, толстая, с острыми волнистыми выступами между 8 острыми продольными ребрами. Цветет одновременно с распусканием листьев. Плоды созревают в конце сентября.
К почве менее требователен, чем орех грецкий и орех черный, менее влаголюбив, чем орех маньчжурский. Скорлупа ореха извилиста, напоминает вставшие дыбом чешуйки рыб. Эти чешуйки прочно удерживают зелёную оболочку ореха. Отделить её от ореха очень сложно. Сверху оболочка липкая, смолистая. На вкус горькая, йодистая. Долго остаётся зелёной и часто так и уходит под снег. Все эти приспособления нужны для защиты от белок. В ботанических садах они сначала используют в пищу орехи маньчжурские, а серые лишь в оттепели или ранней весной. Орехи, не прикрытые листьями или землёй, к весне теряют всхожесть. На Американском континенте это самый холодостойкий из орехов. Орехи разносятся белками на расстояние до одного километра, где сами прорастают. Орехи съедобны, но извлечь ядро очень сложно. Серый орех легко образует гибриды с евразийскими видами (орехом грецким, маньчжурским, айлантолистным). Своё название «серый» орех получил из-за цвета веточек (они имеют серый оттенок в отличие от ореха маньчжурского, у которого веточки имеют коричный цвет). Древесина ореха серого, как у всех ореховых, очень ценится в мебельном производстве.
Очень декоративен крупной листвой и ажурной кроной, может быть использован в садах и парках для создания аллей, небольших групп и одиночных посадок. Благодаря высокой морозостойкости пригоден для культуры в лесостепной и центральной зонах европейской части России, а также в южной зоне тайги и лесостепи Западной Сибири. Долговечен, живет до 200 лет. В культуре с 1633 года. Рекомендуется для озеленения Москвы.
Растения выращены из семян Бирюлёвского дендропарка (Москва), 2009г.