乔木，高达30米，胸径可达3米；有明显的主干，或从树干近基部分成数干；枝较细长，斜展，形成宽塔形至伞形树冠；幼树树皮光滑，灰绿色，长大后树皮成不规则的薄块片脱落，露出淡黄绿色的新皮，老则树皮呈淡褐灰色或灰白色，裂成不规则的鳞状块片脱落，脱落后近光滑，露出粉白色的内皮，白褐相间成斑鳞状；一年生枝灰绿色，无毛；冬芽红褐色，卵圆形，无树脂。针叶3针一束，粗硬，长5-10厘米，径1.5-2毫米，叶背及腹面两侧均有气孔线，先端尖，边缘有细锯齿；横切面扇状三角形或宽纺锤形，单层皮下层细胞，在背面偶尔出现1-2个断续分布的第二层细胞，树脂道6-7，边生，稀背面角处有1-2个中生；叶鞘脱落。雄球花卵圆形或椭圆形，长约l厘米，多数聚生于新枝基部成穗状，长5-10厘米。球果通常单生，初直立，后下垂，成熟前淡绿色，熟时淡黄褐色，卵圆形或圆锥状卵圆形，长5-7厘米，径4-6厘米，有短梗或几无梗；种鳞矩圆状宽楔形，先端厚，鳞盾近菱形，有横脊，鳞脐生于鳞盾的中央，明显，三角状，顶端有刺，刺之尖头向下反曲，稀尖头不明显；种子灰褐色，近倒卵圆形，长约1厘米，径5-6毫米，种翅短，赤褐色，有关节易脱落，长约5毫米；子叶9-11枚，针形，长3.1-3.7厘米，宽约1毫米，初生叶窄条形，长1.8-4厘米，宽不及1毫米，上下面均有气孔线，边缘有细锯齿。花期4-5月，球果第二年10-11月成熟。心材黄褐色，边材黄白色或黄褐色，质脆弱，纹理直，有光泽，花纹美丽，比重0.46。

白皮松是喜光树种，耐瘠薄，耐寒，在较干冷的气候里有很强的适应能力；在气候温凉、土层深厚、肥沃而湿润的钙质土和黄土上生长良好。喜光、耐旱、耐干燥瘠薄、抗寒力强，是松类树种中能适应钙质黄土及轻度盐碱土壤的主要针叶树种。在深厚肥沃、向阳温暖、排水良好之地生长最为茂盛。对二氧化碳有较强的抗性。一般生长在海拔500-1000米的山地石灰岩形成的土壤中，但在气候冷凉的酸性石山上或黄土上也能生长。对零下30℃的干冷气候，PH值7.5-8的土壤仍能适应。能在石灰岩地区生长，而在排水不良或积水地方不能生长。对二氧化硫及烟尘的污染有较强的抗性。