São espermatófitas (produzem sementes). As sementes se se desenvolvem na superfície ou extremidade de uma escama. Essas escamas podem ocorrer em esporófilos reunidos em estróbilos (cones).

Podem ser árvores (como as Cycas, com caule do tipo estipe, chegando a 18 m de altura), arbustos ou trepadeiras (como as Ephedra). Algumas apresentam caule subterrâneo (Zamia), aparentando ser acaules. As coníferas são árvores de crescimento monopodial, que podem atingir até 100 m de altura (Pinus longaeva) e 4000 anos (Sequoia, Pinus).

As gimnospermas possuem raízes do tipo encontrado em dicotiledônea (sistema axial). Algumas Cycadales apresentam raízes aéreas muito ramificadas sobre o solo, as quais mantêm uma relação simbiótica com a alga azul (Cyanobactéria) Anabaena cycadeae, a qual se instala em seu córtex, através de fissuras na epiderme.

As folhas podem ser compostas (Cycadales) ou simples (demais grupos) Em Ginkgo biloba, árvore considerada como “fóssil vivo”, que não se extinguiu por ter sido cultivada como ornamental por monges asiáticos, as folhas são bilobadas.

Estróbilos: São ramos modificados, portando esporófilos (modificações foliares) que portam as estruturas de reprodução das gimnospermas. Originam-se a partir da divisão dicotômica de um ramo, onde uma das partes permanece dormente e a outra se torna o estróbilo. São chamados microstróbilos (estróbilos masculinos) ou macrostróbilos (estróbilos femininos), conforme sustentem microsporofilos (escamas portando microsporângios) ou (macrosporofilos – escamas portando macrosporângios).

Morfologia de óvulo e semente: ver item reprodução.

EVOLUÇÃO

As gimnospermas provavelmente não formam um grupo monofilético (originadas de um ancestral comum), de acordo com vários trabalhos de análise filogenética (ex.: Crane 1988, Doyle et al. 1994, Price 1996).