Хвойное дерево высотой до 40 м. Кора ствола в молодом возрасте бурая, гладкая, в зрелом — серая и растрескавшаяся. Почки бурые, смолистые, конические, длиной 4-6 мм и шириной 3-5 мм. Хвоя плоская, слегка изогнутая, на плодущих ветках четырехгранная, 8-26 мм длиной и 1,5-2 мм шириной, заострена и покрыта восковым налетом, благодаря чему имеет голубоватый цвет. Шишки рыхлые, тупоконечные, овально-цилиндрические, 3,5-8 см длиной и до 4 см шириной. Семенные чешуи продолговато-эллиптические, кожистые, с волнисто-зубчатым верхним краем. Семена коричневые, легкие, с крылышком, превышающим по длине семя. Длина семени до 3,5 см, длина крыла до 8 мм, ширина — до 3 мм, масса 1000 семян 2,2-4 г, в высотных районах более мелкие — 1,6 г.
Ели аянской свойственна периодичность плодоношения. Для Сахалина созревание шишек у ели аянской указано в сентябре. Видимо, те же сроки и на Курилах.
Опадение семян начинается в первой-второй декаде сентября, иногда в начале октября.
На территории России ареал ели аянской охватывает районы Приамурья, Приморья, Охотоморского побережья, Камчатки, Сахалина и Курильских островов. Ю.И. Манько указывает, что ель аянская встречается и в юго-восточной части Якутии. За пределами России вид распространен в Китае, Корее и в Японии (острова Хоккайдо и Хонсю). На Курильских островах ель аянская произрастает на Шикотане, Кунашире и в южной части Итурупа, где проходит его северная граница, но главным лесообразователем выступает только на Кунашире. На последнем обширная территория темнохвойных лесов с участием ели аянской входит в состав заповедника «Курильский». На Кунашире и южной части Итурупа ель аянская совместно с елью Глена, пихтой сахалинской и Майра образуют высотный пояс растительности, достигая высоты 550 и даже 700 м на Кунашире и до 500 м над ур. м. на Итурупе. На территориях активного вулканизма верхняя граница распространения ели аянской проходит на меньшей высоте. Наблюдения в местах естественного произрастания позволяют отнести данный вид к типичным гигромезофитам. И в то же время отмечается, что ель аянская способна расти в районах с различной степенью обеспеченности теплом и влагой. Другие авторы отмечают, что она предпочитает сухие каменистые и щебенистые склоны, а в увлажненных долинных лесах встречается редко.
Семена ели с крупным прямым зародышем и мощным эндоспермом. По данным японских исследователей, диапазон температур для прорастания семян ели аянской находится в пределах 15-25°С. При семенном размножении ее на Сахалине всхожесть варьировала в зависимости от сроков сбора. Семена, собранные в сентябре, прорастали только на 7%, в октябре — на 44-79%. В Приморье стратифицированные семена прорастали на 90%, нестратифицированные — на 41,5%. По другим данным, свежесобранные семена в лабораторных условиях прорастали на 82%, в грунте — на 70%. Для размножения семенным путем без предпосевной подготовки семена рекомендуют высевать в середине апреля. В производственных условиях в качестве предпосевной подготовки применяли холодную стратификацию или снегование. Семена сохраняют всхожесть в течение 2-3 лет. В природных условиях иногда наблюдали вегетативное размножение путем укоренения нижних ветвей, которые затем могут переходить к автономии. В культуре возможно вегетативное размножение черенками. В Киргизии укореняемость черенков ели аянской в теплицах летом доходила до 50%, а зимой — до 80%, причем обработанные ауксином укоренялись значительно хуже. На Сахалине для создания семенных плантаций успешно применяли различные виды прививок.
В хвое дальневосточных растений ели аянской содержатся фитонциды, углеводы, органические и аминокислоты, флавоноиды и эфирное масло. Последнее в сухой хвое составляет 0,663%, в свежей — 1,49-1,90%. В составе эфирных масел дальневосточных растений идентифицировано 45 биологически активных веществ, в т. ч. терпены, сесквитерпены и группа соединений кумаринового ряда. В составе эфирного масла хвои было найдено около 11 % пинена, 24% кариофиллена, 10% борнеола. В живице присутствуют лабдановые и цембрановые дитерпеноиды. Были идентифицированы цис-абиенол, эпиманоол, изоцемброл, 
гераниллиналоол, лабд-13E-ен-8а-15-диол. А.И. Шретер указывает, что в состав коры входят воскообразные вещества, которые содержат 15,5% лигноцериновой кислоты, 7,5% лигно- церилового спирта и 1% ситостерина. В состав коры также входят и дубильные вещества, в частности танниды содержатся у сахалинских растений в количестве 3,9-12,7%. Позднее из живицы были идентифицированы сесквитерпеновые соединения, такие как оплапанон, бизаболол, «Х-кадинол», аянол. Среди сахаров в хвое ели аянской из Приморья в августе присутствовала глюкоза — 40,5-55,8, фруктоза -81,1-120,3, рибоза — 26,1 -30,0 и крахмал, содержание которого значительно варьирует в течение года — 12,0 (март), 102,0 (июль) мг на 1 г сух. массы. Органические кислоты хвои представлены лимонной, изолимонной, малоновой, фумаровой, яблочной и гидроароматическими кислотами — хинной, дегидрохинной и шикимовой. Во фракции аминокислот в августе найдены аспарагиновая, глутаминовая кислота, серин, аланин, тирозин, фенилаланин. По мере формирования и созревания семян (июнь-сентябрь) идет накопление жиров (1,4-37,2%) и белков (3,6-9,3%) со снижением содержания углеводов (85,7-38,51%). Содержание запасного крахмала составляло 4,8%. При исследовании элементарного химического состава дальневосточных растений ели аянской в хвое, ветвях и коре определены Si, Ca, К, Mg, Р, Al, Fe, Mn, Na, S, Ni, Ti, Cu, Zn, Sr, Ba, Li, Co, Rb, Pb. Отмечено повышенное содержание кремния в хвое данного вида с Курильских островов (о-в Кунашир) по сравнению с континентальными образцами. Более подробная идентификация эфирного масла, ароматических соединений, лигнанов, моно-, ди- и тритерпеноидов, сесквитерпеноидов, высших жирных кислот, фенолкарбоновых кислот и их производных, стильбенов, флавоноидов, стероидов, дубильных веществ, высших алифатических спиртов представлена в сводке «Растительные ресурсы …».
Ель аянская как лекарственное растение широко используется аборигенами Дальнего Востока. Нанайцы используют настой хвои как отхаркивающее, ульчи дымом еловой хвои окуривают больных туберкулезом, айны свежую смолу применяют наружно как кровоостанавливающее, айны, нанайцы и удэгейцы приготовленную из смолы мазь используют как ранозаживляющее. Настойку ранозаживляющей мази, в состав которой входит луб ели аянской, давали пить туберкулезным больным. Как противоцинготное средство используют настой хвои, при слабом пищеварении — отвар шишек, при ревматизме и простуде — ванны из настоя ветвей. Рекомендуют использовать вторичные древесные ресурсы — зелень и кору — для получения дальневосточных эфирных масел, которые приобретают более высокую фармакологическую ценность ввиду наличия в них соединений кумаринового ряда, эфирное масло хвои — для получения камфоры. Хвоя ели аянской обладает сильной фитонцидной активностью. Ее активность, рассчитанная по числу погибших колоний бактерий рода Bacillus через 48 ч, составляла 100% по отношению к контролю.