乔木，高达20~35米，树干直径约70厘米，寿命约300~450年。树皮黑色或黑褐色，成不规则的块状剥裂，上面密布着白色斑点。枝条黑褐色，无毛；小枝紫褐色，密被灰色短柔毛，多少具树脂腺体。叶厚纸质，卵形或宽椭圆形，很少椭圆形，长4~8厘米，宽2.5~4.5厘米，顶端锐尖或短尾状，基部圆形，边缘具不规则的细而密的重锯齿或单齿，上面绿色，光亮，无毛，下面淡绿色，密被腺点，沿脉疏被长柔毛；侧脉8~10对；叶柄长5~10毫米，幼时密被灰色长柔毛，成熟时稍有毛。

铁桦树为花单性，雌雄同株，柔荑花序，坚果，两侧具膜质翅。果序单生，直立，短圆柱形，长2~3厘米，直径约8毫米；序梗粗壮，长3~6毫米，被或疏或密的短柔毛；果苞长约4~5毫米，无毛，中裂片披针形，侧裂片三角状披针形或披针形，长及中裂片的1/2。小坚果卵形，长约2毫米，宽约1~1.5毫米，两面均疏被短柔毛，具极狭之翅。