Это дерево достигает высоты 20 м и диаметра до 40 см. Пепельно-серая кора старых деревьев растрескивается на тонкие пластинки. Микростробилы прямостоячие, возникающие в пазухах листьев на однолетних побегах боковых веточек третьего или четвертого года, одиночные, но часто сближенные. Шишки почти яйцевидные, на короткой ножке или даже сидячие, остающиеся на дереве в течение ряда лет, сначала более или менее прямостоячие, позже отогнутые. Листья вечнозеленые, довольно широкие (несколько напоминающие листья американских псевдотсуг), линейные, иногда почти серповидные. Семена мелкие, оливково-черные, но с серыми пятнами. Крыло семени короткое. Набор признаков строения древесины катайи довольно своеобразен, хотя его нельзя признать для сосновых необычным. Спиральные утолщения трахеид, казалось бы, сближают катайю с псевдотсугами, но у всех псевдотсуг внутренние стенки лучевых трахеид гладкие, а у катайи они зубчатые, как у сосны, ели и лиственницы. Столь же промежуточны и признаки внешней морфологии. По-видимому, ближе всего этот загадочный род стоит к елям. Хотя морфология пыльцы сближает его с родом пихта и резко отделяет от псевдотсуг, по форме листьев катайя, казалось бы, должна быть близка именно к псевдотсугам. Известны также два плиоценовых вида катайи, обнаруженные в Саксонии и Абхазии. Это является свидетельством значительно более широкого в геологическом прошлом распространения рода катайя.