大王马先蒿，多年生草本，高10-90厘米，干时不变黑色。
主根粗壮，向下，在接近地表的根颈上生有丛密细根。
茎直立，有稜角和条纹，有毛或几无毛，分枝或不分枝，但在顶芽受损的情况下则上部大量分枝；
枝较生，其相距的远近以节间的长短为依归，而后者的长短又说环境而定，长者可达10厘米以上，短者不及2厘米，而在各植株中则下长上短。
叶3-5枚而常以4枚较生，有叶柄，其柄在最下部者常不膨大而各自分离，其较上者多强烈膨大，而与同轮中者互相结合成斗状体，其4高达5-15毫米；
叶片羽状全裂或深裂，变异也极大，长3.5-12厘米，宽1-4厘米，裂片线状长圆形至长圆形，宽4-8毫米，缘有锯齿。
花序总状，其花轮尤其在下部者远距，苞片基部均膨大而结合为4，脉纹明显，前半部叶状而羽状分裂；
花无梗；
萼长10-12毫米，膜质无毛，齿退化成2枚，宽而圆钝；
花冠黄色，长约3厘米，直立，管长20-25毫米，宽2.5-4毫米，在萼内微微弯曲使花前俯，盔背部有毛，先端下缘有细齿1对，下唇以锐角开展，中裂小；
雄蕊花丝两对均被毛；
花柱伸出于盔端。
蒴果卵圆形，先端有短喙，长10-15毫米；
种子长约3毫米，具浅蜂窝状孔纹。
花期6-8月；
果期8-9月。
