油松为乔木，高达25米，胸径可达1米以上；树皮灰褐色或褐灰色，裂成不规则较厚的鳞状块片，裂缝及上部树皮红褐色；枝平展或向下斜展，老树树冠平顶，小枝较粗，褐黄色，无毛，幼时微被白粉；冬芽矩圆形，顶端尖，微具树脂，芽鳞红褐色，边缘有丝状缺裂。
针叶2针一束，深绿色，粗硬，长10-15厘米，径约1.5毫米，边缘有细锯齿，两面具气孔线；横切面半圆形，二型层皮下层，在层细胞下常有少数细胞形成第二层皮下层，树脂道5-8个或更多，边生，多数生于背面，腹面有1-2个，稀角部有1-2个中生树脂道，叶鞘初呈淡褐色，后呈淡黑褐色。
雄球花圆柱形，长1.2-1.8厘米，在新枝下部聚生成穗状。球果卵形或圆卵形，长4-9厘米，有短梗，向下弯垂，成熟前绿色，熟时淡黄色或淡褐黄色，常宿存树上近数年之久；中部种鳞近矩圆状倒卵形，长1.6-2厘米，宽约1.4厘米，鳞盾肥厚、隆起或微隆起，扁菱形或菱状多角形，横脊显著，鳞脐凸起有尖刺；种子卵圆形或长卵圆形，淡褐色有斑纹，长6-8毫米，径4-5毫米，连翅长1.5-1.8厘米；子叶8-12枚，长3.5-5.5厘米；初生叶窄条形，长约4.5厘米，先端尖，边缘有细锯齿。花期4-5月，球果第二年10月成熟。