天蓝沙参，植株常有横走的茎基分枝。
茎单支或两支发自一条茎基上，不分枝，通常高50-80厘米，无毛至相当密地被刚毛。
茎生叶常集中于茎的中下部，而茎上部的叶常疏生而小，全部叶无柄，有时茎下部的叶有短柄，叶片卵状菱形，倒卵形，卵形至条状披针形，长2-10厘米，宽0.5-3厘米，边缘为不规则粗锯齿，上面疏生短毛，下面常在叶脉上生白色硬毛。
花仅数朵在茎顶端集成假总状花序，或有长（有时短）的花序分枝，花序分枝仅在顶端着生1至少数几朵花。
花梗短；
花萼无毛，筒部球状倒卵形或倒卵状圆锥形，裂片狭三角状钻形，长8-20毫米，宽1-1.5 (2) 毫米，边缘有1至多对小齿；
花冠钟状，蓝色或蓝紫色，长1.5-4厘米，裂片卵状三角形，长6-11毫米，约占花冠全长的1/3；
花盘长 (1.2) 2-3 (3.5) 毫米，无毛，也有被毛的；
花柱比花冠短。
花期8-10月。
