核桃根系发达，为深根性树种。成年树主根可以达到6米，侧根水平延伸半径可超过14米，根冠比通常为2左右。表1列出土壤厚度与核桃根幅和冠幅的关系。

核桃树根系分布主要集中在20-60厘米的土层中，大约占总根量的80%。

成年核桃根系的水平分布，主要集中在以树干为圆心、半径为4米的范围内，大约与树冠边缘一致，随着与树干距离的增加，各级根系数量均有减少之势。

核桃根系生长状况与立地条件密切相关。土壤条件好，根系发达并且深而离心生长远:反之，根系不发达并且浅而离心生长近。 实生核桃在1-2年生时主根生长较快，地上部分生长缓慢， 1年生主根长度可为干高的5倍，2年生可为干高的2倍。3年生以后侧根数量增多，扩展迅速，地上部分的生长开始加速，随年龄增加而逐渐超过主根。

早实核桃比晚实核桃根系发达，幼龄树表现更明显。1年生的早实核桃的根系总数量比晚实核桃多1.9倍，而根系长度多1.8倍。

核桃具有内生菌根。核桃菌根比正常吸收根短8倍，粗1.3 倍，集中分布在5-30厘米的土层内。在土壤含水量为40%- 50%时，菌根发育好，树体和根系发育状况与菌根的生长发育呈正相关。