圆萼刺参，多年生草本；
根粗壮，通常不分枝或在下部有细小分枝；
茎高 (15-) 20-50 (-70) 厘米，有明显的纵沟，下部光滑，紫色，上部通常带紫色，被白色绒毛，在基部常留有褐色纤维状残叶。
基生叶6-8，簇生，线状披针形，长10-20 (-25) 厘米，宽1-1.5 (-2) 厘米，质地较坚硬，先端渐尖，基部下延抱茎，边缘具不整齐的浅裂片，裂片近三角形，裂至中脉的一半，边缘有3-9枚硬刺，上面深绿色，背面浅绿色，光滑，中脉明显。
花茎从叶丛中生出；
茎生叶与基生叶相似，但较短，长5-15厘米，4-6叶（通常4）轮生，2-3轮，向上渐小，裂片边缘具硬刺。
轮伞花序顶生，6-9节，紧密穗状，花后各轮疏离，每轮有总苞苞片4，总苞片叶状，长卵形，渐尖，长2.5-3.5厘米，边缘具密集的刺，基部更多；
小总苞隐藏于总苞之内，钟形，长1-1.4厘米，顶端平截，边缘有10条以上硬刺，长短不等，通常2条较长，可达6毫米，基部有柄，外面疏被长柔毛；
萼露出总苞外约3毫米，草质，二唇形，长 (6-) 8-10毫米，每唇片先端2裂，裂片钝圆，先端无刺尖，脉明显，外面光滑，内面被绒毛，基部具髯毛；
花冠二唇形，短于花萼，长6-7毫米，淡绿色，上唇2裂，下唇3裂，流被，柔毛；
雄蕊4，上面2枚能育，贴生于花冠管上部，下面2枚退化，着生于花冠管基部，花药不外露；
花柱稍长于雄蕊，柱头头状。
瘦果长圆形，长2-3毫米，褐色，表面有皱纹，顶端斜截形，具宿存花萼，藏于小总苞内。
花期7-8月，果期9月。
