Na głównym pędzie ułożone są spiralnie, na starszych pędach wyrastają w czterech szeregach, na pędach młodocianych wyrastają zwykle w dwóch rzędach, niemal naprzeciwlegle. Rosnąc w 4 rzędach ustawione są w charakterystyczny sposób – igły z rzędów skrajnych rozłożone są niemal na płasko (150–175°) podczas gdy dwa rzędy środkowe są wzniesione, tworząc literę V na przekroju (kąt między nimi wynosi 50–90°). Liście początkowo są jasnozielone, później ciemnozielone, w końcu stają się żółtozielone. Ich długość zmienia się w trakcie sezonu wegetacyjnego (początkowo i na końcu sezonu są krótsze od rosnących w optymalnych warunkach). Kwiaty Wolemia jest jednopienna – na końcach bocznych pędów tej samej rośliny wyrastają strobile męskie i żeńskie. Strobile męskie powstają w dolnej części korony i są cylindryczne, osiągają ok. 15 cm długości przy szerokości do 2,5 cm. Początkowo zielone, w miarę dojrzewania stają się czerwonobrązowe. Łuskowatych liści zarodnionośnych w strobilu jest ponad 500, ułożone są spiralnie i zawierają po 4–9 mikrosporangiów. Powstający w nich pyłek pozbawiony jest pęcherzyków powietrznych. Strobile żeńskie są owalne, osiągają ok. 10 cm średnicy i 12 cm wysokości. Niewielkie łuski nasienne zrośnięte są z większymi od nich łuskami wspierającymi, zakończonymi ostrym wyrostkiem, tak że cała szyszka jest kolczasta.