黑顶黄堇，无毛草本，高15-30厘米。
须根多数成簇，棒状增粗，向下渐狭，长达10厘米，具少数纤维状分枝。
茎3-8，圆柱形，具棱，上部有1-5分枝，下部裸露，近基部线形。
基生叶数枚，叶柄长6-10厘米，下部线形，叶片轮廓宽卵形，长2-7厘米，三回羽状分裂，第一回全裂片3-4对，具短柄至近无柄，第二回全裂片1-2对，近无柄，2-3深裂，末回裂片倒卵形至长圆形，先端急尖，具软骨质的小尖头，表面绿色，背面具白粉；
茎生叶3-4枚，互生于茎上部，近无柄，其他与基生叶相同。
总状花序生于茎和分枝顶端，长2-10厘米，果时达15厘米，有15-40花，排列密集；
苞片最下部者与茎生叶相同，上部者羽状分裂，最上部者披针形全缘；
花梗劲直，长于苞片。
萼片近圆形，直径约0.2毫米，白色，膜质，边缘具不规则的齿缺或条裂；
花瓣淡黄色，上花瓣长1.7-2厘米，花瓣片舟状卵形，背部具高约1-2毫米的鸡冠状突起，边缘全缘，距圆筒形，长0.6-0.8厘米，比花瓣片短，末端略下弯，下花瓣长0.9-1厘米，花瓣片圆形，先端具短尖，背部鸡冠状突起矮，爪宽线形，向基部渐狭，内花瓣提琴形，长0.8-0.9厘米，先端圆，紫黑色，爪狭楔形，与花瓣片近等长；
雄蕊束长0.7-0.8厘米，花丝披针形，花药小，蜜腺体贯穿距的2/5；
子房狭椭圆形，长0.5-0.6厘米，具2列胚珠，花柱长约0.2厘米，柱头双卵形，具8个乳突。
蒴果圆柱形或狭椭圆状圆柱形，长1.2-1.5厘米，粗2-3毫米，具棱，成熟时自果梗先端反折。
种子近圆形，直径约1.5毫米，黑色，具光泽。
花果期7-9月。
