细裂芹，一年生草本，纤细，光滑，高50-100厘米。
茎直立，基部圆柱形，有细条纹，上部多分枝，分枝常疏离，曲折，呈四棱形。
下部叶具叶柄，基部有短而狭的叶鞘；
叶片轮廓为宽卵状三角形，长5-6厘米，宽8厘米，薄纸质，三出式3回羽状全裂，中下部的第一回羽片有柄，柄长1-2厘米，上部的无柄，末回裂片披针形或卵形，顶端2-3裂，长5-10毫米，宽2-3毫米，边缘有细微刚毛；
茎上部叶简化而异形，末回裂片通常全缘，很少分裂，线形，延长，以中间裂片最长，一般长2-3厘米，宽1-2毫米。
复伞形花序常生于叶腋；
无总苞片；
伞辐4-7，四棱形，纤细呈丝状，叉开，近等长，长6-10毫米；
小总苞片少数，极狭窄，比花柄短；
小伞形花序有花3-8，其中有少数不育花，花柄长2-3毫米。
果实卵状圆球形，长和宽各为1.3毫米，表皮有乳头状疣毛，果棱呈狭翅状，翅的边缘有不整齐钝齿；
每棱槽内油管1，合生面油管2；
胚乳腹面平直。