长白松是乔木，高20-30米，径25-40厘米，稀达1米；树干通直平滑，基部稍粗糙，棕褐色带黄，龟裂，下中部以上树皮棕黄色至金黄色，裂成鳞状薄片剥落；冬芽卵圆形，芽鳞红褐色，有树脂；一年生枝淡褐色或淡黄褐色，无白粉，二至三年生枝淡灰褐色或灰褐色。
针叶2枚一束，长5-8厘米，较粗硬，径1-1.5毫米；横切面扁半圆形，单层皮下层细胞，维管束之间的距离较宽，树脂道4-8，边生，稀角部1-2个中生或背面1个中生。
一年生小球果近球形，具短梗，弯曲下垂，种鳞具直伸的短刺；成熟的球果卵状圆锥形，种鳞张开后为椭圆状卵圆形或长卵圆形，长4-5厘米，径3-4.5厘米，种鳞背部深紫褐色，鳞盾斜方形或不规则4-5角形，灰色或淡褐灰色，强隆起，很少微隆起或近平，球果基部种鳞之鳞盾隆起部分向下弯，横脊明显，纵脊不明显或微明显，鳞脐呈瘤状突起，具易脱落的短刺。
种子长卵圆形或三角状卵圆形，长约4毫米，连翅长约2厘米，种翅淡褐色，有少数褐色条纹，宽约7毫米。
该变种针叶较短，较粗硬，叶内两维管束之间距离较宽，种鳞的鳞盾斜方形或不规则多角形，隆起，树皮棕褐色带黄，这些性状显属欧洲赤松（P. sylvestris Linn.）的种群范围。它与樟子松（P. sylvestris var. mongolica Litv.）的区别在于后者树皮为黄色至褐黄色、内侧金黄色，针叶更为粗硬，径1.5-2毫米，树脂道多达6-11个，球果种鳞之鳞盾淡绿褐色；而该变种除树皮颜色与樟子松不同外，针叶比樟子松略细，径1-1.5毫米，球果种鳞之鳞盾淡褐灰色。该变种与赤松（P. densiflora Sieb. et Zucc.）显然不同，除针叶较粗外，该变种针叶内2维管束之间的距离较大，一年生小球果下垂，具直伸的短刺，成熟球果之种鳞的鳞盾强隆起；而赤松虽然变异很大，但针叶内2维管束之间的距离较小，一年生小球果不下垂，鳞脐具斜上伸展之刺，成熟球果种鳞之鳞盾仅微肥厚或部分种鳞上部呈角脊状隆起，这些稳定性状易与长白松区别。
