马尾松叶子形态是针状,针叶2针一束,稀3针一束,长12-20厘米,细柔,微扭曲,两面有气孔线,边缘有细锯齿;横切面皮下层细胞单型,第一层连续排列,第二层由个别细胞断续排列而成,树脂道约4-8个,在背面边生,或腹面也有2个边生;叶鞘初呈褐色,后渐变成灰黑色,宿存。
雄球花淡红褐色,圆柱形,弯垂,长1-1.5厘米,聚生于新枝下部苞腋,穗状,长6-15厘米;雌球花单生或2-4个聚生于新枝近顶端,淡紫红色,一年生小球果圆球形或卵圆形,径约2厘米,褐色或紫褐色,上部珠鳞的鳞脐具向上直立的短刺,下部珠鳞的鳞脐平钝无刺。
球果卵圆形或圆锥状卵圆形,长4-7厘米,径2.5-4厘米,有短梗,下垂,成熟前绿色,熟时栗褐色,陆续脱落;中部种鳞近矩圆状倒卵形,或近长方形,长约3厘米;鳞盾菱形,微隆起或平,横脊微明显,鳞脐微凹,无刺,生于干燥环境者常具极短的刺;种子长卵圆形,长4-6毫米,连翅长2-2.7厘米;子叶5-8枚;长1.2-2.4厘米;初生叶条形,长2.5-3.6厘米,叶缘具疏生刺毛状锯齿。花期4-5月,球果第二年10-12月成熟。