硬苞刺头菊，二年生草本。
根直伸。
茎簇生，不分枝，紫红色，被稠密的蛛丝状卷毛，高30厘米。
基生叶长椭圆形，长达12厘米，宽达6厘米，羽状深裂或半裂，基部渐窄，叶柄长达6厘米；
侧裂片5-6对，宽卵形，边缘3-7个大小不等的刺齿，齿顶有长针刺，针刺长达1厘米，刺缘有短针刺，针刺长3-6毫米；
中下部茎叶与基生叶同形并等样分裂及针刺和刺齿，但无叶柄；
向上的叶渐小，披针形，边缘有大小不等的三角形刺齿，齿顶有针刺。
全部叶质地薄，叶质或纸质，两面几同色，灰绿色，两面被薄蛛丝毛或下面的毛稍见稠密。
头状花序单生茎顶。
总苞宽钟状，被膨松蛛丝状毛，直径4-4.5厘米。
总苞片6-7层，约83个，中外层质地坚硬，革质，绿色，钻状长椭圆形或钻状长椭圆状披针形，宽3-3.5毫米，包括顶端针刺长1.8-3.3厘米，背面有1条高起的棱脊，上部渐尖成硬针刺，针刺3棱状；
内层及最内层长倒披针形或宽线形，硬膜质，淡绿色，长2.3厘米，宽2-3毫米，顶端淡黄色，稍扩大，形成明显的苞冠。
托毛边缘锯齿状。
小花紫红色，花冠长2厘米，细管部长1.1厘米。
瘦果偏斜倒卵形，压扁，长5毫米，宽2.5毫米，浅黑色，无色斑，有细纵脉纹，顶端圆形，无脉纹伸出。
花果期7月。
