穗花马先蒿，一年生草本，干时不变黑或微微变黑，老时尤其下部多少木质化。
根圆锥形，常有分枝，长可达8厘米，强烈木质化。
茎有时单一而植株稀疏，或常自根颈发出多条而使植株显得丛杂，侧生者倾卧或弯曲上升，全不分枝或在更多的情况下上部多分枝，茎枝老时均坚挺，后者4条轮生，均中空，略作四稜状，或有时下部完全方形，沿稜有毛线4条，节上毛尤密。
叶基出者至开花时多不存在，多少莲座状，较茎叶为小，柄长13毫米，有密卷毛，叶片椭圆状长圆形，长约20毫米，两面被毛，羽状深裂，裂片长卵形，边多反卷，时有胼胝；
茎生叶多4枚较生，各茎3-6较，中部者最大，柄短，约达10毫米，扁平有狭翅，被毛，叶片多变，长圆状披针形至线状狭披针形，其长与宽的比例为2:1-7:1，最长者达7厘米，最宽可达13毫米，上面疏布短白毛，背面脉上有较长的白毛，基部广楔形，端渐细而顶尖微钝，缘边羽状浅裂至深裂，裂片9-20对，卵形至长圆形，多少带三角形，后缘稍长于前而缘略偏指前方，缘有具刺尖的锯齿，有时极多胼胝。
穗状花序生于茎枝之端，长可达12厘米，仅下部花轮有时间断；
苞片下部者叶状，中上部者为菱状卵形而有长尖头，基部竟而膜质，前方有齿而绿色，长于萼，有长白毛，齿常有胼胝；
萼短而钟形，长约3-4毫米，前方仅微微开裂，全部膜质透明，主脉5条最粗，另外还有次脉2-4条，管部常在主脉近端处有网脉，有时下部沿主脉亦有斜升支脉，惟不网结，萼齿3枚，后方一枚三角形锐头而小，余4枚各边两两结合成一短三角形钝头之宽齿，两边不等，向前方的一面边缘徐徐斜下以组成萼的裂口，长于另一边2-3倍，在进化较不完全的植株中两宽齿之端有微缺，以代表原来的两个，齿中有明显的网纹；
花冠红色，长12-18毫米，管在萼口向前方以直角或相近的角度膝屈，下段长约3毫米，上段约6-7毫米，向喉稍稍扩大，盔指向前上方，长仅3-4毫米，基部稍宽，额高凸，下唇长于盔2-2.5倍，长约6-10毫米，中裂较小，倒卵形，较斜卵形的侧裂小半倍；
雄蕊花线一对有毛；
柱头稍伸出。
蒴果长6-7毫米，狭卵形，下线稍弯，上线强烈向下弓曲，近端处突然斜下，斜截形，端有刺尖；
种子仅5-6枚，长达2毫米，脐点明显凹陷，切面略作三稜形，背面宽而圆，两个腹面狭而多少凹陷，端有尖，均有极细的蜂窝状网纹。
花期7-9月，果8-10月。
