常绿乔木，高25-32米，胸径25-100厘米；下部树皮淡黄褐色至暗灰褐色，裂成不规则鳞片，中上部树皮淡褐黄色到金黄色，裂成薄鳞片状脱落；冬芽卵圆形，有树脂，芽鳞红褐色；一年生枝浅褐绿色或淡黄褐色，无毛，3年生枝灰褐色。针叶2针一束，较粗硬，稍扭曲，微扁，雌球花暗紫红色，幼果淡褐色，有梗，下垂。 球果锥状卵圆形，成熟时淡褐灰色；种子长卵圆形或倒卵圆形，微扁，灰褐色至灰黑色，种翅有关节，长1.5-2厘米 。 长白松天然分布区很狭窄，只见于中国吉林省安图县长白山北坡，海拔700-1 600米的二道白河与三道白河沿岸的狭长地段，尚存小片纯林及散生林木。
长白松为喜光性强、深根性树种，能适应土壤水分较少的山脊及向阳山坡，以及较干旱的砂地及石砾砂土地区。分布区的气候温凉，湿度大，积雪时间长。年平均温4.4℃，1月份平均温-15℃-18℃，7月份平均温20-22℃以上，极端最高温37.5℃，极端最低温-40 ℃左右；年降水量600-1340毫米，相对湿度70%以上，无霜期90-100天。土壤为发育在火山灰土上的山地暗棕色森林土及山地棕色针叶森林土，二氧化硅（Sio2）粉沫含量大，腐殖质含量少，保水性能低而透水性能强，pH值4.7-6.2。长白松为阳性树种，根系深长，可耐一定干旱，在海拔较低的地带常组成小块纯林，在海拔1300米以上常与红松、红皮云杉、长白鱼鳞云杉、臭冷杉、 黄花落叶松等树种组成混交林。