Es un árbol de hasta 30 m de altura, de porte elegante y piramidal, que en algunos ejemplares viejos se torna retorcido o dividido en varios brazos (al ejemplar que presenta varios brazos se le denomina «pinsapo candelabro»). Se caracteriza por una corteza fina, de color gris claro, y con grietas oscuras de poca profundidad en los ejemplares maduros.
Las ramas del pinsapo se disponen en verticilos que decrecen en longitud a medida que se acercan al ápice.
Tiene hojas gruesas, rígidas y punzantes, de sección subcuadrangular, de color verde oscuro y con bandas estomáticas blancas apreciables en ambas caras. Tienden a disponerse de forma helicoidal sobre las ramillas.
Conos masculinos en la periferia de la copa, de color rojo púrpura, excepcionalmente amarillos. Piñas grandes, cilíndricas, sentadas y erectas, situadas en la parte superior de la copa. La piña madura es lisa (la escama tectriz inclusa queda oculta en el estróbilo por las escamas seminíferas), a diferencia de la piña de A. Alba en que las escamas tectrices sobresalen como un pequeño filamento entre las escamas seminíferas. Cuando maduran, se deshacen para liberar los piñones, dejando caer al suelo unas piezas con dos escamas pegadas (tectriz, y seminífera) La madera del pinsapo es blanda, con algo de resina y pobres características mecánicas, por lo que, unido a las dificultades de su aprovechamiento, no se utiliza en ninguna actividad concreta con profusión, aunque en tiempos pasados se le dio alguna utilidad dentro de la industria del papel. Es en lo ornamental donde el pinsapo adquiere su mayor valor, debido a sus características estéticas de porte y color.
