Небольшое деревце либо кустарник с несколькими стеблями высотой 2—12 м. Кора тонкая, бледная серо-коричневая, гладкая с тёмными бороздками, с возрастом покрывается трещинами. Ветки тонкие, угловатые, гладкие либо слегка опушёные, красно-коричневые, с выпуклыми листовыми рубцами и короткими, широкими, темнокрасно-коричневыми почками.
Листья простые, супротивные, с пильчатыми или двоякопильчатыми краями, обычно цельные или с 2—5 лопастями, широко-овальные либо дельтовидные, длиной 5—11 см, по ширине вдвое короче, сверху зелёные, снизу более бледные, по жилкам опушённые. Осенью листья становятся ярко-красными и затем опадают. Черешки листьев 2—5 см длиной, тонкие, часто с небольшим оттенком розового.
Цветки бело-зелёные с небольшим оттенком красного цвета, 5—8 мм в диаметре, душистые, на длинных ножках, собраны в густую щитковидную метёлку, весной появляются сразу вслед за листьями.
Плод представляет собой крылатку, состоящую из двух одинаковых половинок 2,0—2,5 см длиной каждая, расходящихся под острым углом. Крылья семени зелёные либо красные, осенью буреют. Семя созревает поздним летом или ранней осенью и продолжает оставаться на дереве.
Клён татарский растёт медленно, морозоустойчив и теневынослив, хорошо выносит сухость и засоленность почвы. Является хорошим медоносом.
По своим морфологическим свойствам близок к клёну приречному (Acer ginnala), которые некоторый ботаники считают подвидом клёна татарского A. tataricum subsp. ginnala. Различают их в частности по листьям, которые у приречного клёна блестящие (у татарского клёна матовые), а отдельные лопасти ясно выражены и гораздо глубже изрезаны.
Клён татарский распространён в центральной и восточной Европе, а также в юго-западной Азии и Восточной Сибири. Ареал на западе ограничен Австрией, на востоке юго-западной частью России и Кавказом, на юге доходит до Ирана и Малой Азии.
Растёт в широколиственных лесах, вдоль оврагов и берегов рек.