黄花马先蒿，多年生草本，低矮或稍稍升高，高8-25厘米，干时不变黑色。
根茎粗壮，常多头，下方连接主根，后者粗达5毫米，长达8厘米，老时多少木质。
茎在当年的植株中仅1条，在多年生的植株中常自每1根茎分枝上发出1条而成多条，基部有多数宿存鳞片，全长有明显之沟稜，被有柔毛。
叶基出与茎生，茂密成丛，有长柄，柄长者达4.5厘米，基部稍稍澎大，很粗壮，有毛，叶片披针状长圆形至线状长圆形，长可达9厘米，宽达3厘米，羽状全裂，轴有狭翅，裂片6-12对，近基的数枚常极小而三角形，向上迅速变大而为狭卵形至披针形，羽状深裂，近端的数对亦迅速变小，小裂片亦有重锐锯齿，齿老时变为胼胝质而为白色，背面主脉上有白色柔毛，面幼时有薄棉毛。
花序穗状而密，常伸长，有时占茎长度的大部，长4-15厘米，宽达4厘米，密生白色长毛；
苞片仅下部者叶状，向上即基部迅速变宽而多少膜质，上部3裂，中裂很长，再作3裂或有缺刻状齿，多少生有白毛；
萼长达14毫米，卵圆状圆筒形，主脉5条，很粗凸，次脉7-8条，较细很多，无网纹，外面密被白色长柔毛，齿5枚不等，基部均三角形，后方1枚仅其余的半大，全缘或有1-2枚齿，锥形，其余4枚披针状线形，多少有锐齿；
花冠大，黄色，管粗，长约14-18毫米，盔嫌状弓曲，与管等粗亦约等长，额部向前下方作斜截形而后再向下斜成一截形之短喙，其下角有细长之齿1对，下唇约与盔等长，有明显的宽柄，长约12-15毫米，竟约相等，中裂圆形，基部有2条明显之褶襞通向喉部，侧裂较宽而为斜椭圆状长圆形；
雄蕊花丝前方1对上部有密毛，后方1对毛较疏。
蒴果长卵圆形而多少扁平，几直立或多少前俯，长15毫米，宽7毫米，前背缝线近端处强烈向前弓曲，后背缝线自中部即强烈向前弓曲，两线向端汇合以成一枚指向前方的长刺尖头。
花期6月。
