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葉は基部が枝に密着してらせんを描いてつき、葉身は先端が尖った鎌状の針形で<ref>平野隆久監修 永岡書店編, 1997, p286</ref>、枝全体としては一面に上向きの針を並べたようになる。表日本（太平洋側）に分布する個体群と裏日本（日本海側）に分布する針葉をはじめとする各部の形態が違うことはしばしば指摘され<ref>四手井綱英 (1957) 大阪営林局管内の天然生スギの系統の分布について. 日本林学会誌39(7), pp. 270 - 273. , doi:10.11519/jjfs1953.39.7_270</ref>、分布地からそれぞれオモテスギ（表杉）、ウラスギ（裏杉）などと呼ばれる。ウラスギについては植物学者の中井猛之進 (1882 - 1952) が名付けたアシウスギ（芦生杉）という名前もよく使われる。これは京都大学の芦生研究林で標本を採取したことに由来する。両者は別種ではないが変種程度の差があるとされ、中井はアシウスギに対し ''Cryptomeria japonica'' (L.fil.) D.Don var. ''radicans'' Nakai と変種名を与えている。
針葉の形状以外では樹形、樹冠の形状、葉横断面の形状<ref>高桑進・米澤信道・綱本逸雄・宮本水文 (2010) 日本列島におけるスギの分布状況と針葉の形態変化について. 京都女子大学宗教・文化研究所研究紀要23 {{hdl|:11173/1936}}</ref>、花粉重量<ref>齋藤秀樹・竹岡政治 (1987) 裏日本系スギ林の生殖器官生産量および花粉と種子生産の関係. 日本生態学会誌37(3), pp. 183 - 185. {{doi|:10.18960/seitai.37.3_183}}</ref>など様々な違い<ref>遠山富太郎 (1960) オモテスギとウラスギについて. 島根農科大学研究報告8, pp. 141 - 149. {{naid|:120005584288}}</ref>が指摘されている。また、後述のように生態面の違いも指摘されている。両者に現れる様々な形態の違いは日本海側の多雪環境に適応したものと解釈されることが多い。
深根性であり、根を深くまで伸ばす<ref>苅住昇一『樹木根系図鑑』誠文堂新光社、1979年</ref>。根系直径10[[ミリメートル]] (mm) の引き抜き抵抗力は、スギ、ヒノキと広葉樹（ナラ類）は100kgf程度、アカマツはその半分、カラマツは4割程度であり、スギは土砂災害に強い森林づくりに好ましい<ref name="nagano-ringyo">{{Cite web |date=2002-05-01 |url=http://www.pref.nagano.lg.jp/ringyosogo/seika/gijyutsu/documents/126-1.pdf |title=土砂災害に強い森林づくりに向けて |format=PDF |page=2 |publisher=[[長野県]] |author=信州大学農学部森林科学科教授 北原曜 |accessdate=2016-03-12 |deadlinkdate= }}</ref>。しかし、植林するスギやヒノキの苗は挿し木によるクローン栽培が多く、{{要出典|範囲=挿し木は地中深くに伸びる直根が出てこないため（種から生産する[[実生]]苗には直根がある）、台風や大雨などによって簡単に倒れやすい|date=2016年3月}}。20世紀末頃からスギ山林の土砂崩れが多く聞かれるようになったことで、スギは根が浅いとの風説が語られるようになったが、これは戦後復興期から高度成長期にかけての木材供給不足時代に、元来崩れやすい急斜面や岩層上の表土が薄い箇所にまで植林を行ったことが原因であるともいわれる。
