灰干苏铁树干高5~7m，直立，有时分枝，基部膨大，主干直径30~40cm，有时可达1.3m，树皮纵裂，光滑，灰白色，有时具凸出的同心环，无干顶被毛，

叶基仅在干预宿存。鳞叶披针形，坚硬，长3~4.5cm，基部宽1~1.5cm，顶端刺尖，上面光滑，背面密被黄褐色绒毛。羽叶长50~90(120)cm，"V"字形开展，羽片49~58对，对生或近对生，幼时被黄褐色柔毛，后逐渐脱落，叶柄长10~26 cm，中部以上具6~22对短刺，刺长0.1~0.2 cm，刺距0.5~3.5 cm，中部羽片长7 ~16 cm，宽0.6~0.8 cm，边缘平或微反卷，革质，上面淡绿色，有光泽，下面黄绿色，中脉上面平，下面隆起；羽片微翘成龙骨状，叶柄、叶轴被黄褐色短柔毛；小孢子叶球圆柱形，长18 cm，径4.5 cm，黄褐色，小孢子叶楔形，长1.5~1.8 cm，不育部分盾状，宽0.8~1.1 cm，密被短柔毛，先端有小尖头；大孢子叶顶片卵形至椭圆状披针形，长4.5~8.5 cm，宽3~5.5 cm，两侧各具(6)10~16对深裂片，裂片钻形，纤细，中部裂片长1.5~2.5 cm，基部粗约1~2 cm，有时有分叉，顶裂片比侧裂片稍粗大，渐尖，或比侧裂片明显宽大，菱状椭圆形，长2.2~2.7 cm，宽0.3~0.7 cm，两侧具2~4对细裂齿或具1片小裂片，大孢子叶柄长6~10.5 cm，径0.4~0.6 cm，两侧着生胚珠2~4(5)枚，扁球形，无毛，直径0.3~0.5 cm，先端有小尖头。

种子圆球形，长1.7~2.7 cm，直径1.6~2.4 cm，成熟时黄色、橘黄色至橘红色。