南牡蒿，多年生草本。
主根明显，粗短、侧根多；
根状茎稍粗短，肥厚，常成短圆柱状，直径5-8毫米，直立或斜向上，常有短的营养枝，枝上密生叶。
茎通常单生，稀少2至少数，高 (30-)40-80厘米，具细纵棱，基部密生短柔毛，其余无毛，分枝多，开展，枝长10-20厘米，绿色或稍带紫褐色，疏被毛，以后渐脱落。
叶纸质，上面无毛，背面微有短柔毛或无毛；
基生叶与茎下部叶近圆形、宽卵形或倒卵形，长4-6(-8)厘米，宽2.5-6厘米，一至二回大头羽状深裂或全裂或不分裂，仅边缘具数枚疏锯齿，分裂叶每侧有裂片2-3(-4)枚，裂片倒卵形、近匙形或宽楔形，裂片先端至边缘具规则或不规则的深裂片或浅裂片，并有锯齿，叶基部渐狭，宽楔形，叶柄长1.5-3厘米；
中部叶近圆形或宽卵形，长、宽2-4厘米，一至二回羽状深裂或全裂，每侧有裂片2-3枚，裂片椭圆形或近匙形，先端具3深裂或浅裂齿或全缘，叶基部宽楔形，近无柄，基部有线形分裂的假托叶；
上部叶渐小，卵形或长卵形，羽状全裂，每侧裂片2-3枚，裂片椭圆形，先端常有3枚浅裂齿；
苞片叶3深裂或不分裂；
裂片或不分裂之苞片叶线状披针形、椭圆状披针形或披针形。
头状花序多数，宽卵形或近球形，直径1.5-2.5毫米，无梗或具短梗，基部具线形的小苞叶，在茎端、分枝上半部及小枝上排成穗状花序或穗状花序式的总状花序，并在茎上组成开展、稍大型的圆锥花序；
总苞片3-4层，外层略短小，外、中层总苞片卵形或长卵形，背面绿色或稍带紫褐色，无毛，边膜质，内层总苞片长卵形，半膜质；
雌花4-8朵，花冠狭圆锥状，檐部具2-3裂齿，花柱伸出花冠外，先端2叉，叉端尖；
两性花6-10朵，不孕育，花冠管状，花药线形，先端附属物尖，长三角形，基部圆钝，花柱短，先端稍膨大，不叉开。
瘦果长圆形。
花果期6-11月。
