乔木，高达35米，胸径60-90厘米；幼树树皮深褐色，裂成鳞片状块片，老树树皮灰色、暗灰色或灰褐色，纵裂成鳞片状剥离，剥落后内皮呈紫红色；枝斜展或近平展，树冠卵状圆锥形；一年生长枝较细，淡黄褐色或淡褐黄色，直径约1毫米，无毛或有散生长毛或短毛，或被或疏或密的短毛，基部常有长毛，二、三年生枝褐色、灰褐色或灰色；短枝直径2-3毫米，顶端叶枕之间有黄白色长柔毛；冬芽近圆球形，芽鳞暗褐色，边缘具睫毛，基部芽鳞的先端具长尖头。叶倒披针状条形，长1.5-3厘米，宽0.7-1毫米，先端尖或钝尖，上面中脉不隆起，有时两侧各有1-2条气孔线，下面沿中脉两侧各有2-3条气孔线。球果幼时紫红色，成熟前卵圆形或椭圆形，成熟时上部的种鳞张开，黄褐色、褐色或紫褐色，长1.2-3厘米，径1-2厘米，种鳞约14-30枚；中部种鳞五角状卵形，长1-1.5厘米，宽0.8-1.2厘米，先端截形、圆截形或微凹，鳞背无毛，有光泽；苞鳞较短，长为种鳞的1/3-1/2，近三角状长卵形或卵状披针形，先端具中肋延长的急尖头；种子斜卵圆形，灰白色，具淡褐色斑纹，长3-4毫米，径2-3毫米，连翅长约1厘米，种翅中下部宽，上部斜三角形，先端钝圆；子叶4-7枚，针形，长约1.6厘米；初生叶窄条形，长1.2-1.6厘米，上面中脉平，下面中脉隆起，先端钝或微尖。花期5-6月，球果9月成熟。
为我国东北林区的主要森林树种，分布于大、小兴安岭海拔300-1200米地带。喜光性强，对水份要求较高，在各种不同环境（如山麓、沼泽、泥炭沼泽、草甸、湿润而土壤富腐殖质的阴坡及千燥的阳坡、湿润的河谷及山顶等）均能生长，而以生于土层深厚、肥润、排水良好的北向缓坡及丘陵地带生长旺盛。常组成大面积的单纯林，或与白桦、黑桦、丛桦、山杨、樟子松、红皮云杉、鱼鳞云杉等针阔叶树组成以落叶松为主的混交林。苏联远东地区也有分布。模式标本采自苏联西伯利亚。
落叶松为大兴安岭针叶林的主要树种，木材蓄积丰富，也是该地区今后荒山造林和森林更新的主要树种。木材略重，硬度中等，易裂，边材淡黄色，心材黄褐色至红褐色，纹理直，结构细密，比重0.32-0.52，有树脂，耐久用。可供房屋建筑、土木工程、电杆、舟车、细木加工及木纤维工业原料等用材。树干可提取树脂，树皮可提取栲胶。
