垂头千里光，多年生草本，根状茎短，具少数被绒毛纤维状根。
茎单生，直立，高15-35厘米，通常紫色，幼时被白色蛛丝状毛，后多少变无毛。
基生叶在花期常枯萎；
下部茎叶具柄，倒披针形或匙形，长4-6厘米，宽0.8-1.5厘米，基部楔状狭成叶柄，顶端钝，边缘具有小尖细齿，纸质，上面被疏蛛丝状毛或变无毛，下面被密白色绒毛，羽状脉，侧脉2-3对，不明显；
叶柄与叶片等长或较叶片短，具狭翅，基部扩大；
中部和上部叶倒披针形至线形，近无柄，长3-5厘米，宽0.3-0.6厘米，钝或稍尖，基部略扩大且半抱茎。
头状花序少数至较多数，排列成狭长顶生圆锥状聚伞花序；
苞片倒披针状线形，与上部叶同形，较小，长达3厘米；
花序梗长0.5-2.5厘米，被密蛛丝状绒毛，上端弯曲，具1-2线状钻形小苞片。
总苞圆柱形或狭钟状，长5-6毫米，宽3-4毫米，具外层苞片；
苞片5-6，线状钻形，紫色，长1-3毫米。
总苞片13（-15），线形，长6毫米，宽0.6-1毫米，尖，上端流苏状，有时有长柔毛，草质，边缘狭干膜质，脉及上部变黑色，背面有疏蛛丝状毛或变无毛。
舌状花6-8，管部长3.5毫米；
舌片黄色，长圆状线形，长6-6.5毫米，宽2-2.5毫米，顶端具3细齿，具4脉；
管状花23-25，花冠黄色，长8毫米，管部长3.5毫米，檐部漏斗状；
裂片卵状长圆形，长1毫米，尖，上端淡紫色，具乳头状毛；
花药线形，长2.5毫米，基部具稍尖耳；
附片卵状披针形；
花药颈部长而粗，向基部略膨大；
花柱分枝长，截形，上端具乳头状毛。
瘦果圆柱状，长1.5-2毫米，无毛；
冠毛白色，长7毫米。
花期7-9月。
