头花杯苋，多年生草本，高50-100厘米；
根粗壮，灰褐色或棕红色，根条圆锥状，少扭曲，味苦、涩而略麻；
茎直立，近四棱形，干时暗紫色或棕黄色，具分枝，茎及枝皆疏生灰色长柔毛。
叶片纸质，宽卵形或倒卵状矩圆形，长5-14厘米，宽3-7厘米，顶端尾尖，尾部长5-15毫米，基部楔形，两面疏生长柔毛，且具缘毛；
叶柄长5-15毫米，有开展长柔毛。
花丛为数次二歧聚伞花序，密集成花球团，球形或椭圆形，直径2-4厘米，近单生或成短穗状花序；
总梗长2-4.5厘米，有黄色绒毛；
苞片长3-4毫米，光亮，无毛，干时褐紫色，顶端渐尖，中脉在背面成龙骨状；
花丛生于苞片腋部，有两性花数朵及不育花1-2朵；
两性花长4毫米，干时黑灰色；
两性花花被片披针形，长3-4毫米，暗紫色，顶端渐尖，仅外面基部有长柔毛；
不育花花被片披针状钻形，长3毫米，麦秆黄色，坚硬，顶端成钩状；
雄蕊花丝长3毫米，基部疏生长柔毛；
退化雄蕊长方形，长0.6-1毫米，顶端深裂或流苏状；
子房基部有长柔毛。
胞果矩圆状卵形，长3毫米，灰黄色，无毛。
种子椭圆形，长2毫米，光亮，带红色。
花期8月，果期10月。
