天山蝇子草，亚灌木状草本，高30-40厘米。
根粗壮，具多头根颈。
茎密丛生，直立，不分枝或稀疏分枝，下部被短柔毛，上部无毛。
叶片线形，长3-5厘米，宽1-2毫米，基部渐狭，微抱茎，顶端渐尖，两面近无毛，边缘下部具疏缘毛。
圆锥式总状花序，分枝互生；
花初期微俯垂；
花梗细，长4-15毫米，无毛；
苞片卵状披针形，长3-3.5毫米，边缘膜质，具短缘毛；
花萼筒状棒形，长10-12毫米，直径约3毫米，无毛，果期上部微膨大，纵脉紫色，萼齿短，宽三角状卵形，顶端钝，具缘毛；
雌雄蕊柄无毛，长2-3毫米；
花瓣白色，长约14毫米，爪狭楔形，无缘毛和耳，瓣片露出花萼，轮廓倒卵形，2裂几达瓣片的基部，裂片狭长圆形；
副花冠片乳头状；
雄蕊外露，花丝无毛；
花柱明显外露。
蒴果卵形，长约9毫米，直径约5毫米，与宿存萼近等长；
种子三角状肾形，长约1.2毫米。
花期6-7月，果期7-8月。