Cereus mortensenii es una especie de cactus que crece en forma de árbol, está muy ramificado y alcanza alturas de hasta 8 m. A menudo desarrolla un tronco bien formado, los tallos son cilíndricos y aunque inicialmente son azulados, con la edad se vuelven azul verdosos.

Además, en la parte superior del brote se forma una estructura lanosa opseudocefalio claramente pronunciado.

Las flores son de color blanco cremoso y nocturnas.

La primera descripción de esta especie fue como Pilocereus mortensenii, publicada en 1950 por el botánico franco-italiano Léon Camille Marius Croizat en el libro Noved.

[3]​ Posteriormente, los botánicos británicos David Richard Hunt y Nigel Paul Taylor colocaron la especie en el género Cereus, pasando a llamarse Cereus mortensenii y anotando estos cambios en la revista científica Bradleya 9: 85 en el año 1991.