Листья до 6 см., сердцевидные, с оттянутой верхушкой, сверху темно-зеленые, голые. Иногда блестящие, с нижней стороны - сизоватые, на черешках до 3 см. длиной, осенью они принимают красивую светло-желтую окраску. Края листьев отогнуты кверху.

Цветки мелкие, желтовато-белые, душистые, по 5-7 в соцветиях, с характерным светло-зеленым прицветником. Цветение продолжается 12-17 дней. Плоды - шаровидные или овальные орешки без ребер.

Липа мелколистная отличается большой теневыносливостью, высокой морозостойкостью, чувствительна к засухе, среднетребовательна к почвенным условиям, более или менее хорошо переносит городские условия, хорошо задерживает пыль. Прекрасно выдерживает формовку кроны и является одной из важнейших древесных пород, наиболее широко используемых в садах и парках регулярного стиля. Хорошо переносит пересадку. Ценный медонос. Размножается семенами, отводками, порослью, черенками, прививкой. Порослевая способность сохраняется до глубокой старости. Долговечна, живет до 400 и более лет.

Декоративные формы липы мелколистной пирамидальная (f. pyramidalis), седоватая (чисто-белая) (f. candida) - с почти белыми листьями.