矿床位于安徽省芜湖市繁昌县境内，属荻港镇桃冲村。大地构造上处于长江中下游铁–铜–金多金属成矿带的中段，具体位于红花山背斜北翼与桃冲向斜南翼的转折部位，属铜陵–繁昌铁铜矿区的一部分。
矿体赋存于石炭系中统黄龙组（C₂h）白云质灰岩与二叠系下统栖霞组（P₁q）沥青质灰岩之间的层间滑脱断裂带中，呈似层状、透镜状、镰刀状产出。矿体受地层和褶皱–断裂双重控制，次级倒转褶皱的转折端和层间断裂是主要容矿空间。
主矿体地表出露长约600m，最大厚度约110m，倾斜延深大于600m，属中型铁矿床。
矿石类型主要有致密块状磁铁矿–镜铁矿矿石、放射状镜铁矿矿石和条带状方解石–镜铁矿/磁铁矿矿石。
矿石金属矿物以镜铁矿（赤铁矿变种）、磁铁矿为主，少量穆磁铁矿、假象赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿等。脉石矿物以钙铁榴石（石榴子石）、钙铁辉石、方解石、石英为主。
矿石有自形–半自形粒状、板状、针状、叶片状、交代残余结构等。构造以块状、条带状、放射状为主，次为浸染状、角砾状。
围岩蚀变以矽卡岩化为主（发育钙铁榴石矽卡岩和钙铁辉石矽卡岩），次为大理岩化、碳酸盐化、硅化、绿泥石化、黄铁矿化。
与成矿有关的隐伏花岗岩体（滨江岩体）锆石U–Pb年龄为124.3±2.5 Ma（燕山晚期，早白垩世），成矿作用发生在该期岩浆流体活动期间。
桃冲铁矿属于长江中下游成矿带中与燕山期中酸性侵入岩有关的矽卡岩成矿系列，但具有独特的层控贯入特征，不同于典型的接触交代矽卡岩矿床。
