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铁杉是一种常绿乔木，通常树高25～30米，胸径40～80厘米。树皮片状剥落，褐灰色，大枝平展，枝梢下垂。树冠塔形，直立高大，树干下部之大枝通常不脱落。侧枝展开，线型的叶在枝上螺旋状排列，基部扭转排成二列，条形，先端纯圆，有凹缺，全缘。叶面绿色有光，叶背淡绿，有2条气孔带。铁杉于每年的4～5月开花，10月间球果成熟。铁杉为耐阴树种，幼树畏惧强烈日照，成年树可在林缘生长。它根系发达，能够抗风、抗雪压，寿命长，但生长较慢。
雄球花单生叶腋；雌球花单生侧枝顶端，直立，苞鳞大于珠鳞。球果圆柱形，直立，和长2-5.8厘米，直径1.2-2.5厘米；成熟时红褐色，种鳞革质，近斜方形，长0.9-2.2厘米，宽1.2-2.5厘米，先端宽圆，中部收缩，上部两侧突出，基部两侧耳状；苞鳞近匙形，先端尖，稍外露；种子三角状扁卵圆形，长4.8毫米，种翅较种子为长，上部宽，先端圆。
铁杉多产于云南东南部马关、麻栗坡，生于针阔叶混交林中。浙江昌化、安徽黄山、福建武夷山、江西武功山、湖南莽山、广东乳源、广西兴安、贵州中部都有分布。生长的海拔下限为600米，海拔上限为2100米。其分布区地跨中亚热带至北热带，气候温凉湿润，冬暖夏凉，雨量充沛，云雾重，湿度大。适宜土壤为肥沃的酸性乌色红黄壤。