纤裂马先蒿，多年生草本，高30-60厘米，直立，干时变黑。
侧根成丛，细长，有分枝，圆柱形而向端渐细，长可达11厘米以上，其直径可达5毫米。
茎单一或2-3条自基部同发，坚挺，中空而为圆筒形，下部老时木质化，上部稍有稜角，有时极多分枝，尤以主茎不发达或受伤的情况下如此，密被短柔毛，枝以45°角又分。
叶互生，极端茂密，以45°角展开，无柄，叶片卵状椭圆形至披针状长圆形，长约10-30毫米，宽3-15毫米，两面均有短毛，为两回羽状开裂，第一回羽状全裂，轴有狭翅，裂片以钝角或45°角开展，较其居间的空隙为狭，每边约10片，披针状长圆形至线状披针形，长达7毫米，一般仅2毫米左右，其自身作第二回羽裂，裂片深或达到中肋，小裂片仅2-3对，常不对称，三角状卵形至狭卵形，无胼胝。
花序总状 生于茎枝之端，伸长而多花，长者可达20厘米；
苞片完全叶状，长于萼而短于花；
花梗长仅1毫米；
萼卵圆形，上方稍收缩，前方深裂，被短疏毛，长6-9毫米，主脉5条明显，次脉不规则而少，无网脉，齿5枚，倒卵形而狭，有少数锯齿，无胼胝，草质；
花冠紫红色，大小极不划一，小者长仅15毫米，大者长达24毫米，管长约达12毫米，约为萼筒的两倍，基部在萼内稍稍向前弓曲，使花前俯，近端处扩大，盔直立部分由其基部转向前上方，与管的基部取同一指向，而后向前方作膝盖状屈曲，又与管的上部略取同一指向，最后再作膝盖状屈曲转向下前方而为圆纯的粗短喙，长仅1毫米左右，截头，下唇比盔短，圆形，长者达11毫米，顶端3裂，侧裂较大，斜椭圆形，中裂广倒卵形，圆头，两侧迭置侧裂之下；
雄蕊着生于花管基部，花丝两对均有疏散的长柔毛；
花柱稍稍伸出盔外。
蒴果斜披针状卵形，下基线几伸直，仅顶端稍下弯，上线弓曲，一半以上包于宿萼内，长达11毫米，宽达4.5毫米，有时有小刺尖；
种子多少卵圆形，长1.5毫米，两端尖，有细螺纹。
花期8-11月；
果9-11月。
