南京玄参，一年生草本，高达50厘米。
根多条而须状或主根略发达。
茎不分枝或偶有分枝，基部木质化，四棱形，向上变为圆形而中空。
叶对生而上部的为互生，卵形至菱状卵形，基部宽楔形至近心形，具长达6毫米的叶柄，边缘有少数不规则粗锯齿。
聚伞花序多退化成单花，下部少有2-3花者，均生上部叶腋之中，花梗长者达15毫米，疏生短腺毛；
花萼长约3毫米，裂片卵状披针形至狭卵形，锐尖；
花冠红色，长约6.5毫米，上唇稍稍长于下唇，裂片宽圆，相邻边缘重叠，下唇裂片彼此近相似；
雄蕊约与下唇等长，退化雄蕊圆形而厚；
花柱稍长于卵圆形的子房，长约2.5毫米。