Ponieważ Krzyż Żelazny I Klasy jest odznaką przypinaną, rewers posiada agrafkę, śrubę lub inne mocowanie. W przeciwieństwie do Krzyża II Klasy, nie posiada on pętelki na wstążkę. Awers zdobi czarny krzyż, zazwyczaj wykonany z czernionego żelaza, ale również z metali nieżelaznych lub cynku. Jest on oprawiony w srebrną ramę. Wewnętrzna część ramki jest delikatnie żebrowana, a zewnętrzne krawędzie są gładkie i polerowane. Ramka jest zazwyczaj wykonana z posrebrzanego metalu nieżelaznego, ale również z litego srebra. Z biegiem lat często pokrywa się mocną patyną. Rewers, w przeciwieństwie do Krzyża II Klasy, nie jest dodatkowo zdobiony. Zazwyczaj jest to jedynie prosta srebrna płyta tylna.
Na ramieniu o godzinie szóstej z przodu widnieje rok fundacji: „1870”, „1914” lub „1939”. Krzyże z pierwszej fundacji w 1813 roku nie są datowane.
W centrum krzyża znajdują się monogramy poszczególnych monarchów: w 1870 roku „W” oznaczało króla Wilhelma Pruskiego, a w 1914 roku „W” – cesarza Niemiec Wilhelma II. Pierwszy fundament z 1813 roku również nie miał oznaczenia, a fundament z 1939 roku nie miał monogramu, zamiast niego znajdowała się swastyka.
12 ramion fundacji z 1870 i 1914 r. ma koronę, natomiast fundacje z 1813 r. i 1939 r. nie mają żadnych dalszych ozdób.