Северо-восток европейской части РФ, Северная Европа. Дерево до 35 м высоты, в культуре до 25 м высоты. Крона густая, узко пирамидальная, ветви горизонтальные, опущены вниз, веточки поникшие. Кора пурпурно серая, отслаивается тонкими пластинками. Молодые ветви опушены рыжими волосками. Хвоя расположена радиально, сверху плотно прижата к побегам, четырехгранная, 0, 7-2 см длиной, густая, короткая, линейно шиловидная, прямая или слабо изогнутая, колючая, жесткая, острая, блестящая, густо зеленая, с устьичными полосками с каждой стороны, держится на дереве 6-7 лет. Шишки 5-8 (10) см длиной, 2-3 (4) см диаметром, мелкие, яйцевидно-цилиндрические, зеленые, затем пурпурные до блестящих, буро-коричневых при созревании. Семенные чешуи до 1, 5 см ширины, обратнояйцевидные, вееровидные или почти почковидные, тупые, выпуклые, по краю цельные, с широко клиновидным основанием. Семена очень темные, бурые. Очень зимостоек, выносит морозы ниже минус 45 °C. Не требователен к плодородию, довольно засухоустойчив. Не устойчив к городским условиям. По декоративности превосходит ель обыкновенную. В России обнаружены и выделены четыре разновидности: var.krylovii – ель сибирская Крылова: дерево до 30 м высоты, близкое по внешнему виду и экологии к ели обыкновенной, хвоя жесткая с интенсивно-сизым налетом, шишки зеленовато светло-коричневые, с довольно тонкими чешуями; var.lutescens – ель сибирская желтая: дерево до 30 м высоты, хвоя 1, 2-1, 8 см длины, желто-зеленая или медно желто-зеленая со светло-желтыми кончиками; var.lucifera – ель сибирская светящаяся: дерево до 30 м высотой, хвоя 1, 2-1, 8 см длины, беловато-желтая с верхней стороны, словно выгорающая на солнце, кончики хвои белые, ветви кажутся освещенными сверху; var.coerulea – ель сибирская голубая: дерево до 30 м высотой, крона конусовидная, хвоя голубовато серебристо-белая.