Это медленнорастущее дерево, достигающее высоты от 10 до 20 метров, отличается изящной кеглевидной кроной, которая начинается практически от земли. В молодом возрасте она растёт довольно медленно, но с годами темпы роста могут немного увеличиться. В среднем за год она прибавляет около 20–30 см в высоту, а в ширину разрастается ещё медленнее. Это делает её популярным выбором для ландшафтного дизайна, так как она долго сохраняет компактную форму. Кора дерева гладкая, окрашена в серо-бурые, коричневые или красно-коричневые тона. Ветви толстые и короткие, молодые побеги зелёные, но со временем становятся сероватыми или серовато-коричневыми.
Почки сосны румелийской яйцевидные, смолистые, коричневого цвета, длиной до 10 мм. Хвоя трёхгранная, прямая, длиной 7–10 см и шириной 0,75–1 мм, жёсткая, зелёная или серо-зелёная, с заострёнными кончиками и светлыми устьичными полосками с обеих сторон. Иголки собраны в пучки по пять штук, а их боковые края имеют редкозубчатую структуру (10–11 зубцов на 1 см).
Шишки сосны румелийской могут быть одиночными или парными, цилиндрической формы, с жёсткими чешуями, длиной 8–10 см и толщиной до 4 см. Они созревают на третий год. Семена достигают длины 5–7 мм, а их крыло — до 15 м
