小紫黄芩，一年生草本；
根茎短，向下簇生有中部稍肥大的须根。
茎高45厘米，直立，钝四棱形，密被短柔毛，间夹有具节疏柔毛，下部常无叶，上部常分枝。
叶近坚纸质，圆形、卵圆形至长圆状卵形，长2.5-6.5厘米，宽1.7-4厘米，先端锐尖，基部浅心形至截形，边缘具圆齿，上面绿色，下面较淡但常带紫色，两面沿中脉及侧脉被短柔毛余疏被具节柔毛，侧脉4对，与中脉上面凹陷下面突出；
叶柄长1-3厘米，扁平，密被短柔毛。
花对生，排列成长10-12厘米的顶生或近顶生的总状花序；
花梗长3毫米，与序轴密被平展具腺微柔毛；
苞片细小，线形，长约2.5毫米，两面被短柔毛。
花萼开花时长约2毫米，果时增大，长3.5毫米，盾片开花时高1.5毫米，果时高3.5毫米。
花冠红紫色，长1-1.2厘米，外被具腺微柔毛，内面在喉部被细微柔毛；
冠筒纤细，前方基部呈囊状膝曲状，中部宽1.2毫米，至喉部宽2.5毫米；
冠檐2唇形，上唇盔状，内凹，下唇中裂片三角状卵圆形，宽约3毫米，两侧内缢，先端微凹，两侧裂片卵圆形，宽1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；
子房柄极短。
花柱细长。
子房光滑，无毛。
成熟小坚果未见。
花期8月。
