Klit-fyr er et tæt forgrenet og stedsegrønt træ, som kan blive op til 20 meter højt. Træet kan både optræde som tæt forgrenet og som et træ med cylindrisk krone. Barken er rødbrun eller brunlig. De grønne nåle bliver 3-10 cm lange, sidder parvist og lugter svagt af citron, hvis man knuser dem. Ved basis af kortskuddene sidder hindeagtige lavblade, som bliver mellem 3-7 mm lange. Koglerne bliver 2,5-6 cm lange og har enten ingen eller en meget kort stilk. I Danmark forekommer klit-fyr i tre dyrkede varieteter: almindelig klit-fyr, brednålet klit-fyr og lodgepole-fyr, hvoraf sidstnævnte ikke forekommer forvildet i den danske natur.