Thông nhựa là cây gỗ lớn, cao 25–45 m, tán hình trứng, phân cành thấp, vỏ cây màu xám nâu hay đỏ cam, thường nứt dọc sâu ở sát gốc, nhưng phần trên của thân cây thì nhẵn và dễ bong ra. Đường kính thân cây tới 1,0 m. Trong thân có nhiều nhựa, nhựa thơm hắc. Lá hình kim, có hai lá mọc cụm trên một đấu cành nhắn, lá có chiều dài 15–20 cm, dày dưới 1 mm, có màu xanh hay xanh ánh vàng. Cành ngắn đính lá thường dài 1-1,5 cm, đính vòng xoắn ốc vào cành lớn. Nón đơn tính cùng gốc, nón cái chín trong hai năm. Nón thường hình trứng hay hình nón hẹp cân đối, có kích thước thường là: chiều cao 5–8 cm, chiều rộng 2 cm khi khép và 4–5 cm khi mở, màu xanh khi non và màu nâu đỏ khi chín. Cuống nón thường thẳng và dài 1,5 cm. Lá bắc kém phát triển, lá noãn thường hóa gỗ khi chín. Mặt vảy hình thoi, có hai gờ ngang dọc nổi rõ, rốn vảy lõm. Mỗi vảy có hai hạt. Hạt dài 5–6 mm, có cánh 15–20 mm. Phát tán hạt nhờ gió.