Magas termetű, egyenes törzsű, lombhullató tűlevelű fa. Koronája egy sudaras, keskeny kúp alakú. Fiatal korában kérge sima, szürkés zöldes-barna, később vöröses barnává és mélyen repedezetté válik. Vesszői szalmasárgák, csupaszok, felületüket a maradó levélalapok (fillopódiumok) teljesen beborítják. Hosszúhajtásai a vesszők végén, rövidhajtásai a vesszők és a fiatalabb ágak oldalán fejlődnek. A hosszúhajtásokon a levelek spirálisan szórtan állnak, a rövidhajtások végén pamacsszerű, 20-40 darabból álló csoportokban fejlődnek. Tűlevelei lágyak, 2-3 cm hosszúak, tompa vagy csak kissé hegyes csúcsúak, színük élénk zöld, fonákuk két hosszanti viaszcsík miatt halványabb. Tobozai a lombfakadással egy időben nyílnak. A porzósok okkersárgák, legfeljebb 1 cm hosszúak, elvirágzás után hamar lehullanak. A termős tobozok élénk rózsáspirosak, megporzás után 2-3 cm-esre nőnek, egy év alatt beérnek, de a szárnyas magvak kihullása után is évekig a fán maradnak (illetve ágdarabbal együtt hullanak le). Lombhullás előtt tűlevelei aranysárgára színeződnek, ezért díszfaként is ültetik. Szennyezett városi levegőn rosszul fejlődik, ezért városi parkfának nem alkalmas. Fája kiváló hajóépítő és bútorfa, bár sűrűsége igen nagy. Hazánkban a Vend-vidéken (az Őrségben) valószínűleg őshonos, de erdészeti ültetvényekben többnyire 600 m felett sokfelé találkozhatunk vele.Lengyelországban a vörösfenyőnek egy alfaja él (Larix decidua Mill. subsp. polonica Racib.), melynek toboza legfeljebb 2 cm hosszú, tobozpikkelyei vastagabbak, csúcsuk nem kifelé, hanem kissé befelé hajlók, domborodók. Az alfaj az Északi-Tátrában Pienninek) is megtalálható. Kertészetben számos változatát forgalmazzák (cv. Puli törpe termetű és csüngő ágú magyar fajta, cv. Globus 1 m magasra növő gömb típusú, cv. Pendula csüngő ágrendszerű fajta). Hazánkban a legöregebb ismert korú vörösfenyő 170 éves, 32 m magas, 290 cm-es törzskörméretű, Zircen él.