新疆落叶松，乔木，高达40米，胸径80厘米；
树皮暗灰色、灰褐色或深褐色，纵裂粗糙，裂痕棕色；
大枝平展，树冠尖塔形；
小枝不下垂，幼枝密被长柔毛，后渐脱落，一年生长枝淡黄色、黄色或淡黄灰色，有光泽，二、三年生枝灰黄色；
短枝顶端的叶枕之间密生灰白色长柔毛；
冬芽近球形，外部芽鳞宽圆形，先端具长尖，边缘有睫毛。
叶倒披针状条形，长2-4厘米，宽约1毫米，先端尖或钝尖，上面中脉隆起，无气孔线，下面沿中脉两侧各有2-3条气孔线。
雄球花近圆形，径5-6毫米，雄蕊黄色。
球果卵圆形或长卵圆形，幼时紫红色或红褐色，很少绿色、熟时褐色、淡褐色或微带紫色，长2-4厘米，径1.5-3厘米; 中部种鳞三角状卵形、近卵形、菱状卵形或菱形，长1.5-1.8厘米，宽1-1.4厘米，先端圆，鳞背常密生淡紫褐色柔毛，间或仅中部或中下部的毛明显，稀近于无毛；
苞鳞紫红色，近带状长卵形，长约1厘米，仅先端微外露，基部宽，中部微窄缩，先端微凹或圆，中肋延长成尾状尖头；
种子灰白色，具不规则的褐色斑纹，斜倒卵圆形，长4-5毫米，径3-4毫米，种翅中下部较宽，上部三角形，宽4-5毫米，种子连同种翅长1-1.5厘米。
花期5月，球果9-10月成熟。
