黑龙江蹄盖蕨，根状茎短粗，直立，先端连同叶柄基部被深褐色、阔披针形的鳞片；
叶簇生。
能育叶长50-65厘米；
叶柄长20-28厘米，基部直径1.5-2毫米，黑褐色，向上粉红色，略有光泽，近光滑；
叶片长圆状披针形，长30-40厘米，中部宽12-14厘米，先端渐尖，基部略变狭，二回羽状；
羽片约15对，近互生，斜展，近无柄，下部2-3对羽片略缩短，基部一对长约3厘米，中部的羽片披针形，长8-10厘米，基部宽1.7-2厘米，渐尖头，基部截形或下部斜楔形，一回羽状；
小羽片12-20对，近对生，近平展，长圆形，长8-12毫米，宽3-4毫米，尖头或钝头，并有短尖锯齿，基部上侧近截形，下侧斜楔形，下延在羽轴上成狭翅，彼此相连（基部1-2对彼此分离），边缘锐裂达1/3；
裂片5-7对，近长方形，先端有3-4个小尖锯齿。
叶脉两面可见，主脉在上面凹陷，下面隆起，裂片上侧脉二至三叉，但基部上侧裂片上为羽状，每锯齿内小脉1条，伸达顶端。
叶干后薄草质，绿色或黄绿色，两面光滑；
叶轴和羽轴下面禾秆色，略带粉红色，略被小鳞片和棘头状短腺毛。
孢子囊群长圆形，每小羽片4-5对，略靠近主脉，并在主脉两侧各排成一行；
囊群盖多为长圆形，少为弯钩形或马蹄形，浅褐色，膜质，边缘啮蚀状，宿存。
孢子周壁表面无褶皱。