Высота сибирского кедра в среднем достигает 30-40 метров, в то время как ширина ствола в диаметре может достигать 2-х метров. Крона этого дерева зачастую имеет несколько вершин и отличается особой густотой ветвей (мутовка). Ствол сибирского кедра обычно имеет серо-бурый окрас, старея дерево приобретает чешуйчатую кору, таким образом, легче отделить более старые деревья от более молодых при первичном осмотре. Хвоя сибирского кедра имеет темно-зеленый цвет, и покрыта светлым налетом, похожим на иней. Длина кедровой хвои варьируется в пределах от 6 до 14 сантиметров, она мягкая на ощупь, а в разрезе – треугольная. Хвоя кедра растет пучками. Побеги сибирского кедра являются коричневыми по цвету и отличаются покрытием из достаточно длинных волосков рыжеватого оттенка.

Корень сибирского кедра является коротким и относится к стержневому типу корневых систем. Боковые корешки заканчиваются волосками. На этих волосках развивается мицелий грибов – микориза. В легких почвах с хорошим дренажем сибирский кедр развивает мощные якорные корневые системы, стержневой корень которых достигает длины всего в пол метра, в то время как его ответвления могут достичь глубины в 3 метра. В связи с тем, что сибирский кедр произрастает в суровых климатических условиях, его вегетационный период является достаточно коротким – не более 45 дней в году. Именно по этой причине кедр относят к медленнорастущим однодомным и раздельнополым растениям (шишки мужского и женского рода растут на одном и том же дереве). Шишки сибирского кедра опыляются при помощи ветра.

Шишки сибирского кедра являются крупными по размеру и имеют яйцевидную форму, достигая более 11-12 см в высоту и 6-8 см. в ширину. Молодые шишки окрашены в фиолетовый цвет, затем они приобретают коричневый оттенок, постепенно становясь полностью коричневого цвета. Период созревания кедровых шишек составляет больше года, в среднем 13-15 месяцев. Семена кедра являются крупными, они лишены крыльев и расположены в чешуйках кедровой шишки. Шишка сибирского кедра может содержать от 30 до 150 семян. В связи с тем, что сибирский кедр является медленнорастущим растением, плодоносить он начинает не раньше, чем через 60 лет после прорастания, в то время как продолжительность жизни этой разновидности сосны составляет около 800 лет. С дерева в среднем собирается 10 кг кедровых орешков.