厚棉紫菀，多年生草本，根状茎横走或斜升，粗壮，多分枝，被厚棉毛，后脱毛。
匍枝细长，有线形的叶和丛生的茎及莲座状叶丛。
茎直立或斜升，高4-10厘米，不分枝，与叶两面同样被长达3毫米的密棉毛，基部为枯叶柄所围裹。
下部叶与莲座状叶匙形或线状匙形，长1-5厘米，宽0.4-0.8厘米，下部渐狭成长柄，具不显露的三出脉；
中部叶长圆状匙形或匙形，长达3厘米，宽达0.7厘米，较疏生；
上部叶线形，常围裹总苞。
头状花序径达4.5厘米，单生于茎端。
总苞宽钟状，长约1.3厘米，径达2.5厘米；
总苞片3层，外层长圆披针形，长达1.2厘米，宽约2毫米，渐尖，外面被厚棉毛，内面深绿色，仅上部被疏棉毛，质薄，有3脉及副脉；
内层线状披针形，长8-9毫米，宽0.7-1毫米，仅上部被棉毛。
舌状花达40余个；
管部长3毫米，上部有疏毛；
舌片深蓝色，长10-16毫米，宽约3毫米，有4脉。
管状花橙色，管部长2毫米，上部或仅裂片被长达1.4毫米的灰白色密毛，裂片长约1毫米；
花药基部有小尖头；
花柱附片长0.5毫米，披针形。
冠毛污白色或带红褐色，长达7.5毫米，有多数近等长和外层较短的微糙毛。
瘦果扁，狭长圆形，长3毫米，宽0.8毫米，两面各有1肋，被密绢毛。
