半月形铁线蕨，植株高约15-50厘米。
根状茎短而直立，被褐色披针形鳞片。
叶簇生；
柄长6-15厘米，粗可达2毫米，栗色，有光泽，基部被相同的鳞片，向上光滑；
叶片披针形，长12-25厘米，宽3-6.5厘米，奇数一回羽状；
羽片8-12对，互生，斜展，相距1.5-2.5厘米，彼此疏离，中部以下各对羽片大小几相等，长2-4厘米，中部宽1-2.3厘米，对开式的半月形或半圆肾形，先端圆钝或向下弯，上缘圆形，能育叶的边缘近全缘或具2-4浅缺刻，或为微波状，不育叶的边缘具波状浅裂，裂片先端圆钝，具细锯齿，下缘全缘，截形或略向下弯，罕为阔楔形，两侧不对称，具长柄（长1-1.5厘米），着生于羽片下缘的中下部或1/3处，常与下缘以锐角相交，柄端具关节，老时羽片易从关节脱落而柄宿存，上部羽片与下部羽片同形而略变小，顶生羽片扇形，略大于其下的侧生羽片。
叶脉多回二歧分叉，直达边缘，两面均明显。
叶干后草质，草绿色或棕绿色，两面均无毛；
羽轴、羽柄均与叶柄同色，有光泽，无毛，叶轴先端往往延长成鞭状，着地生根，行无性繁殖。
孢子囊群每羽片2-6枚，以浅缺刻分开；
囊群盖线状长圆形，上缘平直或微凹，膜质，褐色或棕绿色，全缘，宿存。
孢子周壁具明显的细颗粒状纹饰，处理后易破裂和脱落。
染色体2n= 60，90，120。
