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D’une hauteur de 40 à 50 m sur 1 m de diamètre à la base, il possède un tronc droit, une cime pyramidale aiguë et des branches étalées et réfléchies donnant naissance à deux sortes de rameaux. . Les chatons mâles, globuleux, poussent séparément aux extrémités des rameaux courts, sans aiguilles. Les chatons femelles, ovoïdes, se dressent aux extrémités des rameaux courts, avec aiguilles. Ses cônes à pétiole très court mûrissent en automne ou au printemps de l'année suivante mais persistent après la tombée des graines triangulaires à aile membraneuse. Il arrive à maturité à 15 ans et peut vivre de 200 à 300 ans.

Le mélèze est un bois très apprécié pour les menuiseries extérieures.

Le mélèze est le seul conifère de nos régions dont les aiguilles jaunissent à l’automne puis tombent.