云南铁杉，乔木，高达40米，胸径达2.7米；
树皮厚，粗糙，褐灰色或暗灰褐色，纵裂成片状脱落；
大枝开展或微下垂，枝稍下垂，树冠浓密、尖塔形；
一年生枝黄褐色、淡红褐色或淡褐色，凹槽中有毛或密被短毛，二、三年生枝淡褐色、淡灰褐色或深灰色。
叶条形，稀上部渐窄成披针状条形，列成两列，长1-2.4厘米，稀达3.5厘米，宽1.5-3毫米，先端钝尖或钝，无凹缺，稀微凹，边缘有细锯齿或全缘，细齿通常位于叶缘中上部，稀达中下部，上面光绿色，下面有二条白色气孔带，横切面上、下面中部及两端有一层皮下层细胞。
球果卵圆形或长卵圆形，长1.5-3厘米，径1-2厘米，熟时淡褐色；
中部种鳞矩圆形、倒卵状矩圆形或长卵形，长1-1.4厘米，宽0.7-1.2厘米，上部边缘薄、微反曲，基部两侧耳状；
苞鳞斜方形或近楔形，上部边缘有细缺齿，先端二裂; 种子卵圆形或长卵圆形，下表面有油点，连翅长8-12毫米。
花期4-5月，球果10-11月成熟。
