大叶黄芩，粗壮一年生草本。
茎直立，四棱形，上部粗约3毫米，具槽，疏被上曲小柔毛。
叶膜质，卵圆形，长5-10厘米，宽3-7厘米，先端急尖，基部浅心形，边缘具粗大远离的牙齿，上面绿色下面较淡，两面疏被但幼时较密集贴伏小柔毛，侧脉3-4对，斜上升，与中脉两面微突出；
叶柄长1-3厘米，背腹扁平，具狭翅，密被上曲小柔毛。
花对生，排列成长7.5厘米的顶生总状花序；
花梗长约2毫米，与序轴密被平展具腺白色小柔毛；
苞片线状披针形，长4-7毫米，宽1-1.5毫米，全缘，急尖，近无柄，两面密被白色小柔毛。
花萼开花时长2.5毫米，外面密被具腺小柔毛，盾片高1毫米。
花冠紫色，长1.9厘米，外面被具腺微柔毛，内面无毛；
冠筒前方基部微囊状增大，向上直伸，细长，中部宽约1毫米，中部以上骤然增大，至喉部宽达4.5毫米；
冠檐2唇形，上唇近直伸，先端微缺，下唇中裂片三角状扁圆形，宽达6毫米，先端微缺，两侧裂片卵圆形，宽1.5毫米。
雄蕊4，二强；
花丝扁平，中部以下被小纤毛。
花盘肥厚，前方隆起；
子房柄短。
花柱细长。
子房光滑，无毛。
成熟小坚果未见。