陇南铁线蕨，植株高9-25厘米（罕达35厘米以上）。
根状茎短而直立或斜升，密被棕褐色披针形鳞片。
叶簇生或近生；
柄长4-20厘米，粗约1厘米，圆形，栗红色，有光泽，基部被与根状茎上同样的鳞片，向上光滑；
叶片披针形或卵状椭圆形，长5-18厘米，宽2-6厘米，渐尖头，下部为简单的三回羽状，上部为奇数一回羽状；
羽片3-6对，互生，斜向上，有柄（长3-5毫米），基部一对略大，长1.5-1.8厘米，宽1.2-1.4厘米，卵状三角形，钝头，基部圆楔形，简单的二回羽状；
小羽片1-2对。
互生，斜向上，基部一对（或仅上侧一枚）分裂；
末回小羽片近三角形或狭扇形，基部阔楔形，长5-9毫米，宽4-7毫米，不育的上缘圆形，略呈波状凸起；
能育的全缘而中部具1-2深陷的缺刻，具纤细的栗红色短柄（长1-1.5毫米）；
第二对羽片距基部一对2-2.5厘米，与基部一对同形而略小；
叶片顶部为一回羽状，羽片与下部的末回小羽片同形同大。
叶脉多回二歧分叉，几达边缘，两面均明显。
叶干后灰绿色，纸质或近坚纸质，两面均无毛；
叶轴、各回羽轴和小羽柄均为栗红色，有光泽，光滑。
孢子囊群每羽片1-2枚，着生于能育的末回小羽片上缘的深缺刻内；
囊群盖圆形或圆肾形，上缘呈深缺刻状，褐色，近革质，全缘，宿存。
