Duże drzewo iglaste o koronie luźnej, regularnie stożkowatej.
Górne gałęzie są poziome, niższe coraz bardziej zwisające.
Rośnie szybko, żyje do 600 lat z zaznaczeniem iż po okresie 100 lat zaczyna próchnieć. Na drzewach rosnących w zwarciu usychają dolne gałęzie do znacznej nieraz wysokości.
Pień
Pojedynczy, prosty lub lekko zakrzywiony, osiąga wysokość do 45 m i średnicę do 120 cm. U młodych drzew kora gładka, zielonobrązowa, na starszych ciemnobrązowa, głęboko spękana, łuskowata i złuszczająca się.
Osiąga grubość do 10 cm i zawiera sporo żywicy.
Gałęzie dolne nieco zwisające, górne prostopadłe do pnia.
Drewno
Ma strukturę prostowłóknistą, z wyraźnie rozgraniczoną twardzielą i bielem. Twardziel ma czerwonobrunatny kolor, ciemnieje na słońcu, biel o grubości 1–3 cm jest żółtawobiały. Drewno żywiczne, zawiera dużo sęków, jest lekkie i elastyczne, trwałe, nawet w wodzie.
Liście
Modrzew jest jedynym naszym drzewem iglastym zrzucającym liście na zimę.
Igły są jasnozielone, delikatne, niekłujące, na krótkopędach wyrastają pęczkami po 20–40 sztuk, zaś na długopędach pojedynczo, skrętolegle.
Jesienią, przed opadnięciem, przebarwiają się na żółto.
Kwiaty
Roślina jednopienna. Purpurowo-czerwone, potem zieleniejące kwiaty żeńskie wyrastają na ulistnionych krótkopędach, okrągłe i jasnożółte kwiaty męskie na kilkuletnich krótkopędach. Są wiatropylne. Rozwijają się wczesną wiosną, równocześnie ze szpilkami.
Szyszki
Ma owalny kształt, dojrzała ma długość do 5 cm, szerokość do 3 cm.
Młode szyszki są zielone, dojrzałe są zwisające, jasnobrunatne z łuską na brzegach.
Po wysianiu nasion opadają. Nasiona mają szarobrązowy kolor, jajowaty kształt z ostrym końcem i są świdrowato-skręcone.
Korzeń
Dobrze rozwinięty.
Ma zarówno głęboki korzeń główny, jak i silnie rozwinięte korzenie boczne.
Biotop, wymagania
Jest rośliną światłolubną, wrażliwą na suszę.
Dorosłe drzewa są odporne na silne mrozy, młode sadzonki mogą wiosną przemarzać. Dostosowany do klimatu kontynentalnego gór środkowej Europy, o mroźnych zimach.
