白皮松为乔木，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。
茎
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。
叶
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。
球花
雄球花卵圆形或椭圆形，长约1厘米，多数聚生于新枝基部成穗状，长5-10厘米。
球果
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
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。