球花蒿，多年生草本。
主根明显，近木质，侧根少数；
根状茎稍粗，直径3-6毫米，稍木质，偶有营养枝。
茎单生，稍少数，高15-60厘米，纵棱明显，通常不分枝，紫褐色，被灰白色蛛丝状绢质丝状柔毛.叶纸质，两面被灰白色蛛丝状绢质柔毛，背面尤密；
基生叶近成莲座状密集着生，椭圆状卵形或长卵形，长7-12厘米，宽5-6厘米，一至二回羽状深裂，每侧有裂片（3-）4-6枚，中央与两侧裂片倒卵形，长2-4厘米，宽1-3厘米，再次羽状深裂，小裂片披钎形或椭圆状披针形，稀为卵状披针形，长1-1.5厘米，宽3-5毫米，基部裂片通常不再分裂，裂片线形或线状披针形，裂片或小裂片先端钝尖或有硬尖头，中轴具狭翅，翅宽3-4毫米，叶柄长6-7（-15）厘米，基部稍宽，近成鞘状；
茎下部与中部叶少数，疏离着生，长圆形或长圆状椭圆形，长2.5-5（-6）厘米，宽1.5-3.5（-4）厘米，羽状全裂，每侧有裂片3-4枚，裂片披针形、线状披针形或倒披针形，长1-3（-3.5）厘米，宽2-3毫米，无裂齿或偶有1、2枚浅裂齿，中轴具狭翅，叶柄长1-3厘米；
上部叶与苞片叶披针形或倒披针形，长3-5厘米，宽2-4毫米，近无柄。
头状花序半球形，直径6-10毫米，单生于苞片叶腋内，具梗，梗长3-10毫米，下垂，在茎上组成细长的总状花序；
总苞片3-4层，外层总苞片略短小，卵形，背面密被淡黄色柔毛，边缘狭膜质，中层总苞片长卵形，背面密被淡黄色柔毛，边缘宽膜质，内层总苞片长卵形或长圆形，背面毛略少，半膜质；
花序托半球形，凸起；
雌花10-16朵，花冠狭管状，檐部具2-3裂齿，紫色，常有短柔毛，背面有腺点，花柱长，伸出花冠外，先端2叉，长，叉端尖；
两性花50-60朵，花冠管状，背面有腺点，檐部紫色，具短柔毛，花药线形或披针形，先端附属物尖，长三角形，基部具短尖头，花丝长，下部略弯曲，开花后花药略伸出花冠外，花柱与花冠近等长，先端2叉，叉端截形并具睫毛。
瘦果倒卵形或长圆形。
花果期7-10月。
