Ель сибирская — очень близка к европейской по морфологическим и биологическим признакам и верно отличается от нее только размерами шишек и формой чешуй. Шишки от 4 до 8 см длиной, яйцевидно-цилиндрические, с широкими, округленными, цельнокрайними семенными чешуями. Распространение ветром зрелых семян может происходить уже осенью — сначала зимы. Ареал ели сибирской широк. В европейской части она вырастает совместно с елю обычной и занимает северные, северо-восточные районы, заходя на юг до нижнего течения р. Камы, на Урале, в Западной и Восточной Сибири (не считая Последнего Севера и Северо-Востока), на Далеком Востоке (юг Охотского побережья, бассейн верхнего и нижнего течения р. Амура).
По сопоставлению с европейской ель сибирская более морозостойка, к почвам наименее требовательна (мезоолиготроф), значимая часть ее ареала лежит в области нескончаемой мерзлоты. По отношению к воде — мезофит, но может расти как в критериях лишнего увлажнения, так и в горах на относительно сухих, бедных, нередко каменистых почвах. На Северном Урале сибирская подымается в горы до 860 м над ур. м., на Алтае и в Саянах — до 1800-2000 м. На Кольском полуострове и на севере европейской части СССР образует северную границу леса с лесотундрой; в Сибири уступает эту роль лиственницам сибирской и Гмелина (даурской), хотя меж реками Катунью и Еленой подымается на север до 71-72° с. ш. В границах собственного общего ареала нередко образует островные местообитания либо приурочена к поймам рек. Живет до 200-300 (500) лет.
Имеет целый ряд экотипов и морфобиологических форм, в том числе различающихся расцветкой хвои: чисто-зеленая, серебристая, голубовато-сизая и золотистая. Хозяйственное внедрение сходно с европейской.