狐尾马先蒿，一年生草本，干时不变黑色，高约50-80厘米，直立，粗壮，全体被短柔毛，主根长可达8厘米，胡萝卜状，直径约2-5毫米，有时略肉质增粗，支根多数，束生，纤维状。
茎几常单出或有时从根颈发出少数，上部偶然简单，更常有分枝，枝对生，常短于主茎，纤细，主茎中空，基部木质化，显作四角形，被锈色或浅黄色短毛，但无清晰之毛线。
叶对生或4枚轮生，多远距，基生及下部者均早脱落，茎生者无柄，披针形至线状披针形，长可达5.5厘米，竟约1-1.4厘米，厚纸质，基部多少抱茎，端锐尖，上面被短卷毛，下面疏被短卷毛，并有灰白色肤屑状物，有时密生使叶背变为白色，羽状半裂至深裂，裂片每边约12-14枚，三角状至线状长圆形，互相靠近，边缘有反卷的细圆齿。
穗状花序生于茎枝顶端，仲长，长者可达25厘米，紧密，或基部多少有间距；
苞片比萼长，具短柄，下部者卵状披针形，基部宽，顶端渐尖，上部者宽三角状卵形而具长尖，边缘具圆齿，毛被如叶；
萼具短柄，斜坛状卵形，长约8-10毫米，宽约3-5毫米，在果中稍增大，密被长柔毛，膜质，前方开裂，基部稍肿胀，5条主脉细弱而不很凸起，其次脉不清楚而为疏网纹所串连，萼齿5枚，不等，后方的一枚很小，约为其他的1/3，三角状全缘而膜质，其余四枚中下部多少三角形膜质，上部稍膨大卵形，边具反卷的细圆齿，齿时具胼胝；
花冠两色，管唇黄色，盔则紫红，长约18-20毫米，管伸直，比萼稍短，细瘦，直径约1-1.5毫米，盔纤细，与管直径同大，直立部分短，约为盔全长的1/3，顶端以直角向前作膝状屈曲，而成为稍稍膨大的含有雄蕊的部分，前方逐渐狭细，水平伸长成一细长之喙，喙端浅2裂，下唇比盔短，3裂，全缘，无缘毛，裂片近于相等，中裂宽卵形稍伸出，顶部微尖而略作兜状，侧裂斜卵形，稍较大；
雄蕊着生在花管的中上部，2对花丝均无毛；
子房卵状长圆形，长约4毫米，柱头不伸出于盔外。
蒴果斜长卵形， 扁平，长约1厘米，几全被宿萼所包裹，下缝线近端处向下弓曲，上缝线 全部向下作缓慢的弓曲，至近端处突然向下以连于下缝线而组成宽斜之端，无伸长之凸尖；
种子长约1毫米，暗色，有明显的网纹。
花期5-8月，果期8-9月。
