粗枝木麻黄，乔木，高10-20米，胸径达35厘米；
树皮灰褐色或灰黑色，厚而表面粗糙，块状剥裂及浅纵裂，内皮浅黄色；
侧枝多，近直立而疏散，嫩梢具环列反卷的鳞片状叶；
小枝颇长，可达30-100厘米，上举，末端弯垂，灰绿色或粉绿色，圆柱形，具浅沟槽，嫩时沟槽内被毛，后变无毛，直径1.3-1.7毫米，节间长10-18毫米，两端近节处略肿胀。
鳞片状叶每轮12-16枚，狭披针形，棕色，上端稍外弯，易断落而呈截平状；
节韧，难抽离，折曲时呈白蜡色。
花雌雄同株；
雄花序生于小枝顶，密集，长1-3厘米；
雌花序具短或略长的总花梗，侧生，球形或椭圆形。
球果状果序广椭圆形至近球形，两端截平，长1.2-2厘米，直径约1.5厘米；
苞片披针形，外被长柔毛; 小苞片广椭圆形，顶端稍尖或钝，被褐色柔毛，渐变无毛；
小坚果淡灰褐色，有光泽，连翅长5-6毫米。
花期3-4月，果期6-9月。
