圆柄铁线蕨，植株高15-40厘米。
根状茎短而直立，密被褐棕色狭披针形鳞片。
叶簇生；
柄长4-20厘米，粗不及1.5毫米，幼嫩时呈棕色，老时呈乌木色，有光泽，上面有阔纵沟一条，沟内有棕色短硬毛，老时呈圆柱形，硬毛多脱落而光滑；
叶片阔卵形，长10-20厘米，宽6-10厘米，二至四回羽状分枝，羽片2-4对，互生，斜向上，具柄；
基部一对羽片最大，长4-9厘米，基部宽2-4厘米，长卵形，柄长1-1.2厘米，奇数2-3回羽状；
侧生小羽片二对，互生，斜向上，相距约2.2厘米，彼此疏离，柄长约3毫米；
能育叶的末回小羽片长5-9毫米，宽8-11毫米，近圆形，内缘和下缘直而全缘，基部阔楔形或截形，外缘及上缘圆形或近圆形，全缘或有少数缺刻；
不育叶的末回小羽片稍大，长9-12毫米，宽11-16毫米，长圆形，基部阔楔形，全缘，外缘及上缘具波状浅裂，边缘具细齿；
顶部的小羽片与下部的末回小羽片同形而略变小，顶生小羽片扇形，略大于其下的侧生小羽片，均具长2-4毫米的柄，柄端具关节，干后羽片易从柄端脱落而柄宿存；
第二对羽片距基部第一对羽片约5厘米，向上各对均与基部同形而逐渐变小。
叶脉多回二歧分叉，直达边缘，两面均明显。
叶干后近革质，褐黄色或褐绿色，下面有时略带灰白色，两面均无毛；
叶轴、各回羽轴和小羽柄均为褐棕色，有光泽，上面密被黄褐色短茸毛，下面光滑。
孢子囊群每羽片4-6枚（罕1-2枚），横生于末回小羽片的上缘；
囊群盖肾形、短线形或长圆形，褐色，上缘平截或略凹陷，全缘，革质，宿存。
