加拿大铁杉是常绿乔木，高度达12-21米，胸径7.6-11米。 大枝平展，枝梢下垂;1年生枝细;淡黄、淡褐黄或淡灰黄色;树皮暗灰色，纵裂，成块状脱落。小枝有隆起的叶枕，基部具宿存芽鳞;冬芽卵圆形或圆球形，芽鳞覆瓦状排列，无树脂。叶条形，墨绿色，长23-40厘米，扁平，螺旋状着生，辐射伸展或基部扭转排成两列，有短柄，上面中脉凹下、平或微隆起，无气孔线，下面中脉隆起，每边有一条灰白色或灰绿色气孔带，表皮细胞膜有散生不完全的斑点，横切面有一个树脂道，位于维管束鞘的下方，叶肉薄壁组织中有石细胞。叶枕凹槽内有短毛。

球花单性，雌雄同株;雄球花单生叶腋，椭圆形，有短梗，雄蕊多数，螺旋状着生，花丝短，花药2，药室横裂，药隔三角状，花粉气囊退化;雌球花单生于去年的侧枝顶端，具多数螺旋状着生的珠鳞及苞鳞，珠鳞较苞鳞为大，珠鳞的腹面基部具2枚胚珠。花期4月。

球果当年10月成熟，初直立后下垂，长卵圆形，有短梗;种鳞薄木质，成熟后张开，棕褐色或棕色，不脱落;苞鳞短小不露出，稀较长而露出;种子7-10厘米，上部有膜质翅，种翅连同种子较种鳞为短，种子腹面有油点;子叶3-6枚，发芽时出土。