北紫堇，无毛草本，高20-50厘米。
主根明显，狭圆柱形，向下渐狭，具少数纤维状分枝，干时黄色至黄褐色；
根茎短，具少数纤维状叶残基。
茎直立，明显具棱，多分枝。
基生叶少数，叶柄长3-5厘米，基部扩大成鞘，叶片卵形，二至三回三出分裂，第一回全裂片具柄，第二回近无柄或无柄，2-3深裂或浅裂，小裂片倒披针形或狭倒卵形，先端钝，具短尖，背面具白粉，二歧状纵脉纤细；
茎生叶多数，于整个茎上疏离互生，均具叶柄，下部柄较长，向上渐短，基部均具叶鞘，叶片同基生叶，但通常较大。
总状花序生于茎和分枝先端，长1.5-5厘米，多花，先密后疏，果时延长达12厘米；
苞片下部者披针形，最上部者钻形，均全缘；
花梗劲直，花后弯曲，略短于苞片。
萼片鳞片状，近圆形，边缘撕裂状；
花瓣黄色，上花瓣长7-8毫米，花瓣片舟状卵形，先端渐尖，边缘具缺刻状圆齿，背部鸡冠状突起高不足1毫米，超出瓣片先端并延伸至其中部，边缘具不规则的缺刻状圆齿，距圆筒形，短于花瓣片，下花瓣长5-6毫米，鸡冠同上瓣，中部稍缢缩，下部略呈囊状，基部具短爪，内花瓣长4-5毫米，花瓣片倒卵形，具1侧生囊，爪狭楔形，略短于花瓣片；
雄蕊束长约4毫米，花药极小，花丝披针形，蜜腺体贯穿距的1/2；
子房狭倒卵形或狭倒卵状椭圆形，长约2毫米，具2列胚珠，花柱与子房近等长或稍短，柱头近扁长方形，上端2裂，具4个长乳突。
蒴果倒卵形，长7-10毫米，有3-8枚种子，排成2列，成熟时自果梗基部反拆。
种子近圆形，直径约1.2毫米，黑色，具光泽。
花果期6-9月。
