丝毛刺头菊，二年生草本，植株有长分枝，分枝紫红色，有条棱，被薄绒毛或脱毛。
中部茎叶长椭圆形，无柄，长9.5-14.5厘米，包括边缘针刺宽约4.5厘米，顶端渐尖成硬针刺，边缘有硬针刺及大小不等的三角形刺齿，齿顶渐尖成硬针刺，全部针刺淡黄色，齿顶针刺长2.5-5毫米，边缘针刺长0.5-1.5毫米；
向上叶渐小，卵形、卵状披针形或椭圆形，长4.5-6厘米，包括边缘针刺宽3.5-4厘米，边缘与顶端有等形的针刺与刺齿；
最上部茎叶倒披针形，长4厘米，宽约1厘米，边缘无刺齿或几无刺齿。
全部叶质地坚硬，革质，两面异色，上面绿色，有蛛丝毛，上面灰绿色，被薄蛛丝状绒毛，有时叶上面通常脱毛以至无毛。
头状花序单生枝端。
总苞宽钟状，不包括针刺直径4.5-5厘米，被膨松蛛丝状毛。
总苞片7层，约100个，中外层长三角状披针形，宽5-6毫米，包括顶端针刺长2.6-3.2厘米，背面有1条高起的棱脊，顶端针刺三角形，坚硬，淡黄色，长3-5毫米；
内层长椭圆状披针形，长2.8厘米，宽3毫米；
最内层线形或狭线形，长2.5厘米，宽1-1.5毫米；
内层及最内层苞片硬膜质，淡黄色，顶端渐尖，中外层苞片质地坚硬，革质，绿色。
小花紫红色，花冠长2.2厘米，细管部长1厘米。
托毛边缘糙毛状。
瘦果压扁，倒卵形，长5毫米，宽2毫米，有褐色色斑，顶端圆形，无肋及脉纹伸出。
