Jest roślina światłolubną, wrażliwą na suszę. Dorosłe egzemplarze wykazują odporność na mrozy.
Duże drzewo iglaste o koronie luźnej, stożkowatej.
Posiada prosty, pojedynczy lekko zakrzywiony pień osiągający wysokość do 45 metrów i średnicę do 120 cm.
Kora w zależności od wieku u młodych drzew jest gładka i zielonobrązowa, a u starszych ciemnobrązowa i głęboko spękana.
Kora osiąga grubość do 10 cm i jest bogata w żywicę. Modrzew to jedyne drzewo iglaste, które na zimę pozbywa się swoich igieł. Igły wyrastają pęczkami po 20-40 sztuk, przed opadnięciem z koloru jasnozielonego robią się żółtawe. Kwiaty rozwijają się wiosną razem z igłami. Kwiaty żeńskie są koloru purpurowego, natomiast męskie jasnożółtego. Szyszka ma kształt owalny, a dojrzała dochodzi do 5 cm długości i 3 szerokości. Po wysypaniu się nasion szyszka opada. Nasiona są koloru szarego, mają jajowaty kształt i są świdrowato skręcone. System korzeniowy dobrze rozwinięty.

Pierwotnym miejscem jego występowania były góry środkowej Europy (Alby, Karpaty). W Polsce jest sadzona na cały terenie kraju. Na nizinach środkowej i południowej Polski występuj jako modrzew polski (Larix polonica).

Modrzew europejski nie jest rośliną chronioną.