常緑樹で、1本から複数本（自然の切り株再生による）のまっすぐで細い幹を持ち、密に詰まった隆起のみで構成される独特の樹皮に覆われている。元来の枝は明確な段状に付き、最初は直立するが、経年とともに平らになり反り返り、数年の成長を経て先端に花粉錐または種子錐が形成される。錐の成熟後に枝は落下し、幹から不規則な位置に生える新しい枝に置き換わる。休眠芽は短い針葉に緩やかに包まれるが、特化した芽鱗はない。葉は対生またはほぼ対生、針状で広剣形、平坦、中肋がなく多数の平行脈を持つ。葉柄を挟まず基部が茎まで伸び、枝が落下するまで残存する。若葉は水平に二列に付き、成葉より相対的に長く、細く、先端が鋭い。成葉は4列に配列し、2列が水平、さらにその上にV字型の溝状列が2列形成される。各葉対は水平列に1枚、溝状列の反対側に1枚ずつ葉を供給する。

本種は雌雄同株である。花粉錐は下枝先端に垂れ下がり、大型で円筒形。数百枚の盾状の葯鱗片を持ち、各鱗片には4～9個の葯嚢がある。種錐は上枝で3～6年かけて形成され、2～3年で成熟後、破裂して各鱗片先端付近に付着した単一の翼果を放出する。子葉は種子ごとに2枚あり、それぞれ6～8本の葉脈を持つ。基本染色体数は x = 13 である。

木材は柔らかく、中程度の重さで無臭、やや光沢があり、細かく均一な木目と微妙な年輪を持つ。樹脂管や薄壁細胞はなく、辺材は淡褐色の心材へ徐々に移行する。葉の解剖構造は、2～3層の細胞からなる発達した柵状組織、関連する表皮下細胞、物質貯蔵用の特殊な区画化細胞を持つ海綿状葉肉を示す。気孔は陥没型で不規則に配置され、フロリン環は存在しない。葉脈は平行で、その下には輸液組織がある。

Wollemia nobilis はオーストラリア南東部に固有で、ウォレミ国立公園内に2つの群落が確認されているのみである。これらの樹木はほぼクローン性で高度にホモ接合的であり、遺伝的に均一なため自然変異が制限され、品種改良の可能性も低い。世界的な繁殖は、主にシドニー王立植物園による集中的な保全活動の成果として、クローン組織培養苗によって行われている。系統学的には、Wollemia は Agathis より Araucaria に近縁であり、両属と共有する形態的特徴があり、多くはアラウカリア科の祖先的特徴を示す可能性がある。

化石記録によれば、Wollemia は現存する針葉樹属の中でも最古級に属し、その記録は中生代白亜紀中期（約9500万～1億2500万年前）にまで遡る。葉・球果・種子の化石はオーストラリア東部で確認され、関連球果はニュージーランド、化石花粉は南極大陸で発見されている。属は古新世から始新世中期にかけて広く分布し、オーストラリアではタスマニアにおいて約200万年前まで存続した。1994～1995年の発見は、Metasequoia glyptostroboides の発見に匹敵する国際的な注目を集め、進化上の重要性と驚くべき生存能力を浮き彫りにした。