密花柴胡，多年生草本。
根颈粗壮。
数茎稀疏丛生，少单生，高10-30厘米，纤细，有1-2短分枝。
基生叶较多，狭披针形或线形，质薄，长6-13厘米，宽3-7毫米，顶端钝尖，中部以下变窄，成细长叶柄，基部抱茎，叶柄与叶片等长或超过，3-5脉，表面绿色，背面粉绿色；
茎生叶1-3片，披针形，无柄，顶端渐尖，基部抱茎，有时有不明显耳状叶基，5-7脉。
伞形花序顶生，伞辐2-3很少4条，纤细，不等长，长1.5-5厘米；
总苞片1-3，不等大，披针形或卵形，长5-15毫米，宽3-5毫米，顶端渐尖或略钝，基部常扩大成耳状抱茎，5-9脉；
小总苞片5-6，卵形至阔卵形或圆状倒卵形，革质，超过小伞形花序，长5-7毫米，宽3-7毫米，顶端圆或钝，有小突尖头，7-9脉，背面略带浅蓝色白霜；
小伞形花序有花10-20；
花柄长1.5-2毫米；
花瓣外面棕黄色，中脉隆起呈紫色，小舌片顶端2裂，黄色；
花柱基暗紫色，直径超过子房。
果长圆形，暗棕色，长3-4毫米，直径2-2.5毫米，有略锐的狭翼状棱，油管较粗大，每棱槽内2，合生面2。
花期7-8月，果期8-9月。
