天山飞蓬，多年生草本，根状茎木质，有分枝，具纤维状根。
茎数个，高5-60厘米，基部径1-3毫米，斜升或直立，上部或中部有分枝，绿色或带淡紫色，被较密而开展的长节毛和具柄腺毛，有时杂有贴短毛。
叶绿色，全缘，两面被疏开展的长毛，或有时仅边缘被睫毛状的长节毛，两面被具柄腺毛；
基部叶密集，莲座状，花期生存，倒披针形或披针形，长2-15厘米，宽0.2-0.8 (1.7) 厘米，顶端急尖或稍钝，基部狭成长柄，下部叶与基部叶近似，上部叶披针形或线状披针形，无柄，长0.5-2厘米，宽0.1-0.3厘米，顶端急尖，具1脉；
头状花序数个或有时多数，在茎枝端排列成伞房状总状花序，长7-11毫米，宽14-23毫米，总苞半球形，总苞片3层，绿色，常短于花盘，线状披针形，顶端急尖，背面被开展的疏长节毛和具柄腺毛，总苞片内层长5-7毫米，宽0.5-0.8毫米，具狭膜质边缘，外层几短于内层之半；
雌花二型，外层舌状，长5.9-8毫米，管部长2.5-3毫米，上部被疏微毛，舌片天蓝色，宽约0.5毫米，顶端全缘，干时内卷成管状，较内层细管状，长2-2.3毫米，无色，上部被贴微毛，花柱与舌片同色，伸出管部2-2-5毫米；
两性花管状，黄色，长约4毫米，檐部狭锥形，被疏微毛，管部长1.5-2毫米，裂片天蓝色；
瘦果长圆状披针形，长2-2.2毫米，压扁，被多少贴生的短毛；
冠毛白色，2层，外层极短，内层长4-4.5毫米。
花期7-9月。