西北铁角蕨，植株高6-12厘米。
根状茎短而直立，先端密被鳞片；
鳞片狭披针形，长约2毫米，膜质，黑色，有虹色光泽，全缘。
叶多数密集簇生，叶柄长2.5-8厘米，粗达1.2毫米，下部黑褐色，上部为禾秆色，有光泽，疏被黑褐色纤维状小鳞片，上面有狭纵沟，干后压扁；
叶片披针形，长4-6厘米，中部宽1-2厘米，两端渐狭，二回羽状；
羽片7-9对，互生或基部的对生，近平展，有极短柄，下部的略缩短，彼此远离，中部的较大，相距约8毫米，疏离，椭圆形，长9-12毫米，基部宽4-8毫米，急尖头并为羽裂，基部不对称，上侧截形并与叶轴平行，下侧楔形，一回羽状；
小羽片3-5对，互生，上先出，斜展，彼此密接，基部一对略大，尤以上侧一片较大，长3-4毫米，宽约2毫米，舌形，圆头，基部楔形，与羽轴合生并下延，边缘有钝齿牙，其余小羽片略小。
叶脉两面均不明显，小脉在小羽片为二叉或单一，在羽片基部一对小羽片或为三叉或二回二叉，斜向上，几达叶边。
叶坚草质，干后草绿色；
叶轴禾秆色，上面有纵沟，略被黑褐色纤维状小鳞片。
孢子囊群椭圆形，长约1毫米，斜向上，在羽片基部一对小羽片各有2-4枚，位于小羽片中央，向上各小羽片各有1枚，紧靠羽轴，整齐，成熟后满铺羽片下面，深棕色；
囊群盖椭圆形，灰棕色，薄膜质，全缘，开向羽轴或主脉。
