Хвойное дерево высотой около 30 м, с конусовидной или неправильной кроной и повисающими ветвями, с опадающей на зимний период хвоей. Кора на молодых удлиненных побегах серовато-желтая, голая; на взрослых деревьях продольно-трещиноватая, бурая. Хвоя на укороченных побегах в пучках по 30−60 шт., неодинаковой длины, мягкая, узколинейная, с туповатой верхушкой, 1,5−4 см длиной и 0,5−1 мм шириной, светло-зелёная, осенью (перед опадением) желтеет. Шишки продолговато-яйцевидные, буроватые, раскрываются слабо, состоят из 45−70 чешуи, расположенных в 6−8 рядах.

Произрастает в смешанных насаждениях Западной и Средней Европы (Альпы, Карпаты), главным образом, на высоте 1000−2500 м, спускаясь в предгорья до 300 м над уровнем моря, по хорошо освещенным склонам. В редкостойных насаждениях растет вместе с елью европейской, пихтой белой, сосной кедровой европейской, буком лесным.

В отличие от лиственницы даурской, плохо реагирует на заболачивание. Лиственница неприхотлива к почве, но любит дренированные подзолистые или дерново-подзолистые грунты, а на песках она растет плохо. Страдает как от засухи, так и от застоя воды у корней. Отлично переносит город с его смогом и выхлопными газами, собственно этот факт помогает ее использовать при озеленении в парках.