马尾柴胡，二年生草本，高可达1米。
根黄棕色，细长，下端略膨大有少数支根。
茎单生，多直细侧枝，主茎粗3-4.5毫米，有细纵条纹，茎基常带紫色。
基生叶丛生，叶背略带粉绿色，狭长线形，质较薄而软，长16-30厘米，宽2.5-10毫米，顶端渐尖，基部渐狭成叶柄，5脉，边缘有细白边；
茎中部叶同形，较短，无柄，半抱茎，5脉；
序托叶长7毫米，宽1毫米，3脉。
伞形花序很多，花序梗及伞辐均纤细，伞辐细而柔软，弯曲常呈弧形；
花序梗长1-8厘米；
总苞片3-5，很小，短披针形或鳞片状小突起，质厚，长0.5-1.2毫米，1-3脉向叶背凸出或脉不明显，顶端急尖或钝，或平截；
伞辐3-9，以4-6为多，略不等长，长7-50毫米，花序直径2-5厘米；
小总苞片5，椭圆形或匙形，略短于开花时的小伞形花序，长1.5-2.5毫米，宽0.5-1毫米，1-3脉，顶端渐尖或略圆，纸质；
小伞形花序直径2.5-5毫米，有花6-12；
花柄长1-1.5毫米，花直径1-1.2毫米；
花瓣长圆形，顶端有一小突起再内折，小舌片近方形，顶端中央微凹，长为花瓣的1/3。
果广卵形，顶端平截，基部圆，褐色，被有白粉，长2.6-3毫米，宽2-2.2毫米，果柄长1.5-2毫米，超出小总苞很长；
果棱细丝状，不明显，每棱槽内油管3，合生面4。
花期7-8月，果期8-10月。
