柔毛油杉，乔木，树皮暗褐色或褐灰色，纵裂；
一至二年生枝绿色，有密生短柔毛，干后枝呈深褐色或暗红褐色，毛呈锈褐色。
叶条形，在侧枝上排列成不规则两列，先端钝或微尖，主枝及果枝的叶辐射伸展，先端尖或渐尖，长1.5-3厘米，宽3-4毫米，上面深绿色，中脉隆起，无气孔线，下面淡绿色，沿中脉两侧各有23-35条气孔线，干后边缘多少向下反曲；
横切面上面有一层不连续的皮下层细胞，其下有少数散生皮下层细胞，两侧端及下面中部有一层连续的皮下层细胞。
球果成熟前淡绿色，有白粉，短圆柱形或椭圆状圆柱形，长7-11厘米，径3-3.5厘米；
中部的种鳞近五角状圆形，长约2厘米，宽与长相等或稍宽，上部宽圆，中央微凹，背面露出部分有密生短毛，边缘微向外反曲；
苞鳞长约为种鳞的2/3,中部窄，下部稍宽，上部宽圆。
近倒卵形，先端三裂，中裂呈窄三角状刺尖，长约3毫米，侧裂宽短，先端三角状，外侧边缘较薄，有不规则细齿；
种子具膜质长翅，种翅近中部或中下部较宽，连同种子与种鳞等长。
