Die Traubeneiche ist ein naher Verwandter der Stieleiche, doch zeigen sich bei eingehender Betrachtung etliche markante Unterschiede. Mit einer Maximalhöhe von 40 Metern und zwei Metern Stammdurchmesser erreicht die Traubeneiche nicht so gewaltige Ausmaße wie die Stieleiche.
Traubeneiche mit Früchten
Ihr Stamm ist vom Erdboden bis zum Wipfel meist durchgehend gerade und nicht gegabelt; auch erweist sich ihre Borke längst nicht als so tiefrissig und hart wie die der Stieleiche. Die besten Unterscheidungsmerkmale indessen liefern die Blätter, Blüten und Früchte. Traubeneichenblätter sind rundum ziemlich regelmäßig gelappt und gebuchtet bei elliptischem Umriss, das heißt: sie sind am Blattgrund und am Blattende etwa gleich breit. Gegen den Stiel hin läuft das Blatt der Traubeneiche keilförmig zu, hat also keine Öhrchen wie das Stieleichenblatt. Vor allem ist das Traubeneichenblatt deutlich gestielt, und zwar etwa ein bis drei Zentimeter lang.
Auch im Winter lassen die beiden meistverbreiteten einheimischen Eichenarten sich unschwer unterscheiden: Während bei der Stieleiche die welken Blätter schon im Herbst abfallen, bleiben sie bei der Traubeneiche meist am Baum und werden erst im Frühjahr abgestoßen. Infolgedessen hat man der Traubeneiche auch den Namen Wintereiche zugeschrieben, wohingegen man die Stieleiche gern Sommereiche nennt. Bei den Blüten sind die Unterschiede zwischen den beiden Arten nicht groß, gleichwohl deutlich. Zwar ähneln die männlichen Blütenkätzchen der Traubeneiche denen der Stieleiche, doch gibt es bei den kleinen, unscheinbaren weiblichen Blüten einen auffälligen Unterschied: sie sitzen ungestielt an den Enden der Jahrestriebe, und zwar stets zu mehreren, entweder knäuel- oder traubenartig (daher hat die Traubeneiche ihren deutschen Namen). So sind auch die Früchte, die Eicheln, bei der Traubeneiche ungestielt und traubig gehäuft. Außerdem sind sie kürzer und gedrungener als die Früchte der Stieleichen.