东北土当归，多年生草本，地下有块状粗根茎。
地上茎高达1米，上部有灰色细毛。
叶为二回或三回羽状复叶；
叶柄长11.5-24.5厘米，疏生灰色细毛；
托叶和叶柄基部合生，卵形或狭卵形，长2.5-6毫米，上部有不整齐裂齿，外面密生灰色细毛；
羽片有小叶3-7小叶片膜质，顶生者倒卵形或椭圆状倒卵形，先端短渐尖，基部圆形至心形，侧生者长圆形或椭圆形至卵形，先端突渐尖，基部楔形或心形，歪斜，长5-15厘米，宽3-9厘米，两面有灰色细硬毛，下面毛较密，边缘有不整齐锯齿或重锯齿；
小叶无柄或有长至1厘米的柄。
圆锥花序大，长达55厘米，顶生或腋生，分枝紧密，主轴及分枝有灰色细毛；
伞形花序直径1.5-2厘米，有花多数；
总花梗长1-2厘米，有毛；
苞片卵形，先端尖，边缘膜质，有纤毛，长1.5-2毫米；
花梗粗短，长5-6毫米，稀长达1厘米，有毛，小苞片披针形，长约1毫米，有毛；
萼无毛，长1.5毫米，边缘有5个三角形尖齿；
花瓣5，三角状卵形，长2毫米；
雄蕊5，长2.5毫米；
子房5室；
花柱5，基部合生，顶端离生。
果实紫黑色，有5稜，直径约3毫米；
宿存花柱长约2毫米，中部以下合生，顶端离生，反曲。
花期7-8月，果期8-9月。
