西宁冷蕨，根状茎纤细，短而横卧，被稀疏的鳞片；
叶近生。
能育叶长10-19厘米；
叶柄长6-11厘米，直径不逾1毫米，纤细如丝状，栗色，基部具少数褐色披针形鳞片，上部光滑；
叶片披针形，长4-10厘米，宽1.3-3厘米，先端长渐尖，基部钝，一回羽状，羽片深羽裂至全裂；
羽片5-8对，基部的近对生，中上部的互生，斜展，近无柄或有1-2毫米长的短柄，基部一对羽片略缩短，卵形至长卵形，长9-20毫米，宽4-8毫米，先端渐尖，基部上侧阔楔形，下侧多少斜切，一回羽状深裂至全裂；
裂片约3对，斜展，基部上侧一片较大，长卵形，长4-8毫米，宽2-3毫米，先端急尖或钝圆，边缘具钝齿或为齿状半裂，其余裂片为长圆形或线状长圆形，远较小，先端渐尖，有时具2-3个小齿，边缘全缘，各裂片均以狭翅相连；
第二对羽片距基部一对羽片1-2.4厘米，与基部羽片同形而稍大，从第三对羽片向上逐渐变小；
叶脉在羽片基部上侧第一裂片上为羽状，在其余裂片上单一或偶有二叉，侧脉均达小齿之间的缺刻处或齿端凹陷处。
叶干后淡绿色或深褐色，薄草质。
孢子囊群圆形，黄褐色，着生于小脉中部，囊群盖卵形，全缘，浅黄褐色，宿存。
孢子表面具刺状突起（模式标本未见孢子）。