Krzew wysokości do 3-4 metrów. Gałęzie ścielą się ku ziemi, a ich wierzchołki wznoszą się ku górze. Pokrój bardzo zmienny, zależny od podgatunku i siedliska. starsze krzewy luźno ugałęzione. Korowina na pniach i starcy gałęziach brązowoszara, nie łuszcząca się, lecz tylko popękana. Młode pędy nagie, brązowe lub ciemnobrunatne. Igły po 2 w pęczku, sztywne, długości 3-8 cm, ciemnozielone i błyszczące, bez woskowatego nalotu, gęsto osadzone na pędzie. Szyszki drobne, długości 2- 7 cm, ciemnobrunatne, osadzone pojedynczo lub po 2-3, dojrzewają wiosną w trzecim roku po kwitnieniu. Posiadają kłujący wyrostek osadzony pośrodku tarczki, przed dojrzeniem zielone i bez niebieskawego nalotu, dojrzałe zaś cynamonowobrązowe. Tarczki łusek zmienne, z mniej lub bardziej wypukłym wyrostkiem.
Występuje w Górach Europy Środkowej i Południowej (Karpaty, Sudety, Alpy, Apeniny, Bałkany, Pireneje), na wysokości do 2500 m.np.m. Ponad górną granicą lasów tworzy zwarte, trudne do przebycia zarośla (kraina kosodrzewiny zwartej) lub też pojedyncze płaty (kraina kosodrzewiny rozrzuconej). Ponadto rośnie na torfowiskach wysokich (Podhale), gdzie tworzy wysokie krzewy lub formy drzewkowate.
Kosodrzewina ma duża zdolność przystosowywania się do różnych warunków siedliska. Bardzo dobrze rośnie na nizinach, daleko od swych naturalnych stanowisk i w odmiennych warunkach siedliskowych. Doskonale udaje się jej uprawa zarówno na suchych, piaszczystych glebach (także na wydmach), na torfowiskach, na suchych wapiennych skałach, jak i na glebach żyznych, próchnicznych i glinkowatych. Rośnie dobrze w klimacie wilgotnym, lecz jest również wytrzymała na suszę. Nad morzem jest z powodzeniem używana do umacniania wydm piaszczystych, które z czasem pokrywa zwartymi zaroślami, podobnie jak w górach, wprost niemożliwymi do przebycia. Z polskiego wybrzeża znane są kilkusethektarowe, zwarte zarośla kosodrzewiny, która nie pozwala tu na wejście innych gatunków drzew i krzewów. Nadaje się również do zadrzewienia suchych skarp i zboczy. Jest dość wytrzymała na zanieczyszczenia powietrza i może być uprawiana także w miastach (np. w zieleni osiedlowej). Wymaga miejsc nasłonecznionych. łatwo się rozmnaża z nasion, które obficie obradza. Na niżu krzyżuje się z  sosną pospolitą (formy drzewiaste). Ostatnio bardzo poszukiwane są niskie, wolno rosnące i zwarte formy kosodrzewiny, trwale zachowujące taki pokrój. Szczególnie cenne są dla ogrodów skalnych i do małych, przydomowych ogródków. Uzyskuje się je przez selekcję wśród populacji siewek pochodzących z niskich, słabo rosnących okazów, spotykanych najczęściej w górach.
Sosna górska jest gatunkiem bardzo zmiennym. Na obszarach jej naturalnego występowania wyróżnia się co najmniej 3 podgatunki, a w ich obrębie liczne odmiany geograficzne.