五针白皮松主根发达，为深根性树种。主干通直，侧枝平展，树冠呈柱状塔形。表皮灰白色，内皮淡黄绿色。幼树树皮光滑，长大后树皮裂成不规则的薄片，逐渐反卷呈棕褐色，脱落后露出淡黄绿色内皮。表皮生有突起的棕黄色皮孔，孔径宽2-3.5毫米。1年生嫩枝黄褐色，长有棕黄色绒毛。冬芽无树脂。五针白皮松的针叶，5针1束，兼有4针，稀有3针并存。针叶长8-15厘米，径0.7-1.5毫米，边缘有细齿。树脂道3-5个边生。1年生的嫩叶有黄褐色叶鞘，翌年裂成五瓣脱落。

球果呈卵圆或圆锥状卵圆形。长6-8厘米，径4-6厘米。鳞脐背生，凹陷无刺或兼有极短的直刺。中部种鳞近斜长方形，长3.2-3.5厘米，宽1.2-1.5厘米。鳞盾微肥厚隆起呈菱形，横脊明显。球果于翌年11-12月成熟。种翅膜质，长1.6-2.1厘米，有黑褐色条纹，有关节，易脱落。种籽长4-6毫米，呈扁卵形，黑褐色。