紫心黄芩，多年生草本；
根茎密生须根。
茎高30-80厘米，直立，下部近圆柱形，变无毛，上部钝四棱形，密被平展白色短硬毛，多分枝，分枝均具花且多叶，密被平展白色短硬毛。
叶草质或近坚纸质，心脏形，长1-2.5厘米，宽1-3厘米，先端急尖至钝，基部心形，边缘具4-7对圆齿，干时两面多少带紫色，两面均疏被糙伏毛，但下面沿中脉及侧脉上稍密集，下面常被红色腺点，侧脉3对，与中脉均上面凹陷下面突出；
叶柄长0.5-1.5厘米，扁平，密被平展白色短硬毛。
花对生，在茎及分枝顶端排列成长6-12厘米的总状花序；
花梗长达4毫米，与序轴密被具腺白色短硬毛；
苞片长卵圆形，具短柄，两面疏被短硬毛，最下一对长达1.5厘米，其余的细小，长2.5-4毫米。
花萼开花时长3毫米，外被白色短硬毛，花后增大，长4毫米，盾片开花时高1.5毫米，花后高3.5毫米，具网纹。
花冠紫蓝色，长1.8厘米，外疏被微柔毛，内面无毛；
冠筒纤细，前方基部略呈浅囊状膝曲，中部宽1.5毫米，向上渐宽，至喉部宽4毫米；
冠檐2唇形，上唇盔状，内凹，先端微缺，下唇中裂片近圆形，先端微缺，基部骤然收缩，中央常具斑点，两侧裂片卵圆形。
雄蕊4，二强；
花丝扁平，中部以下具小纤毛。
花盘肥厚，前方隆起；
子房柄短。
花柱细长。
子房光滑，淡褐色。
成熟小坚果未见。
花期6月。
