Habitus

Der sommergrüne Urweltmammutbaum erreicht Wuchshöhen von 30 bis 35 m, in Einzelfällen auch mehr als 50 m und einen Brusthöhendurchmesser von 1 bis 2,2 m. Die Basis des geradschaftigen Stammes ist deutlich verbreitert. Jungbäume besitzen eine pyramidenförmige Krone, während sie bei Altbäumen breit und abgerundet ist. Die Äste erster Ordnung sind unregelmäßig gestaltet und meist weit ausladend. Äste höherer Ordnung sind herabhängend und gegenständig angeordnet. Es werden sowohl Kurz- als auch Langtriebe gebildet. Die Kurztriebe fallen zusammen mit den Nadeln im Herbst ab. Freistehende Bäume sind bis zum Boden beastet und weisen meist markante, tiefe Stammkehlungen auf. Das Höchstalter wird mit 420 Jahren angegeben.

Die Sämlinge besitzen zwei Keimblätter (Kotyledonen).

Wurzeln

Der Urweltmammutbaum bildet meist ein relativ flaches, weit streichendes Wurzelsystem aus, welches über die Projektion der Kronenfläche hinaus reichen kann. Die Seitenwurzeln wachsen zuerst als flachstreichende Horizontalwurzeln, die erst später nach unten wachsen und dabei Tiefen von 50 bis 100 Zentimetern erreichen.

Rinde

Die Rinde der Zweige ist anfangs grün, wird aber im zweiten und dritten Jahr grau bis graubraun. Der Stamm von Jungbäumen besitzt eine rotbraune Borke, die in dünnen Platten abblättert. Die Stämme von älteren Bäumen besitzen eine graue bis graubraune Borke, die sich in langen Streifen ablöst und dabei die darunterliegende rotbraune innere Rinde freilegt.

Holz

Das helle Splintholz unterscheidet sich farblich vom rotbraunen Kernholz. Das weiche Holz ist leicht, lässt sich gut bearbeiten und nimmt leicht Farbe an. Die gerade verlaufenden Holzfasern sind relativ grob. Die Rohdichte bei einer Holzfeuchte von 15 % liegt zwischen 0,29 und 0,38 g/cm³.

Knospen und Nadeln

Die eiförmig-elliptischen und stumpfen Winterknospen sind kahl und werden rund 4 mm lang und 3 mm breit. Die kapuzenartigen Knospenschuppen sind gelblich-braun gefärbt.

Die flachen Nadeln sind im Mai bereits voll entwickelt und werden 0,8 bis 3,5 cm lang und 1 bis 2,5 mm breit. Sie sind an der Oberseite blaugrün und an der Unterseite hellgrün gefärbt. An der Nadelunterseite befinden sich zwei gelbliche Stomatabänder. Jede Nadel besitzt drei Harzkanäle. Die Nadeln stehen an Langtrieben spiralig und an Kurztrieben gescheitelt und weitestgehend gegenständig angeordnet. Durch dieses Merkmal lässt sie sich zuverlässig von der von weitem ähnlich aussehenden Echten Sumpfzypresse unterscheiden, die eine wechselständige Belaubung aufweist. Die Herbstfärbung beginnt mit einem zarten rosa-gelb im Oktober und geht zum November hin in die Farben lachsrot bis kupferbraun über. Die Nadeln fallen zusammen mit den Kurztrieben ab.

Blüten, Zapfen und Samen

Der Urweltmammutbaum ist einhäusig (monözisch). Er wird mit 25 bis 30 Jahren mannbar. Die Blütezeit im natürlichen Verbreitungsgebiet dauert je nach Standort von Februar bis März. Die kätzchenartigen männlichen Pollenzapfen werden 5 bis 10 cm lang und stehen in den Blattachseln vorjähriger Langtriebe. Die weiblichen Zapfen entwickeln sich am Ende von Kurztrieben. Sie stehen zur Blütezeit aufrecht, sind nur etwa 9 mm lang und bilden Bestäubungstropfen aus, mit denen sie den Pollen aus der Luft fangen. Die Zapfen sind zur Reife kugelig bis eiförmig und stehen an einem 2 bis 4 cm langen Stiel. Sie werden rund 1,8 bis 2,5 cm lang und 1,6 bis 2,3 cm breit. Jeder Zapfen besteht aus 11 bis 12 gegenständigen Paaren keilförmiger Zapfenschuppen. Sie sind anfangs grün und werden zur Reife hin braun. Die Zapfen reifen im November bis Dezember des Blütejahres. Jede Zapfenschuppe trägt 5 bis 9 flache und geflügelte Samen, die in einer Reihe stehen.

Die Samen sind verkehrt-eiförmig, sind ringsum geflügelt und besitzen einen gekerbten Apex. Sie werden etwa 5 mm lang. Das Tausendkorngewicht liegt zwischen 1,75 und 2,3 g.

Chromosomenzahl

Der Urweltmammutbaum besitzt eine Chromosomenzahl von 2n = 22.