黄花蒿，一年生草本；
植株有浓烈的挥发性香气。
根单生，垂直，狭纺锤形；
茎单生，高100-200厘米，基部直径可达1厘米，有纵棱，幼时绿色，后变褐色或红褐色，多分枝；
茎、枝、叶两面及总苞片背面无毛或初时背面微有极稀疏短柔毛，后脱落无毛。
叶纸质，绿色；
茎下部叶宽卵形或三角状卵形，长3-7厘米，宽2-6厘米，绿色，两面具细小脱落性的白色腺点及细小凹点，三（至四）回栉齿状羽状深裂，每侧有裂片5-8(-10)枚，裂片长椭圆状卵形，再次分裂，小裂片边缘具多枚栉齿状三角形或长三角形的深裂齿，裂齿长1-2毫米，宽0.5-1毫米，中肋明显，在叶面上稍隆起，中轴两侧有狭翅而无小栉齿，稀上部有数枚小栉齿，叶柄长1-2厘米，基部有半抱茎的假托叶；
中部叶二（至三）回栉齿状的羽状深裂，小裂片栉齿状三角形。
稀少为细短狭线形，具短柄；
上部叶与苞片叶一（至二）回栉齿状羽状深裂，近无柄。
头状花序球形，多数，直径1.5-2.5毫米，有短梗，下垂或倾斜，基部有线形的小苞叶，在分枝上排成总状或复总状花序，并在茎上组成开展、尖塔形的圆锥花序；
总苞片3-4层，内、外层近等长，外层总苞片长卵形或狭长椭圆形，中肋绿色，边膜质，中层、内层总苞片宽卵形或卵形，花序托凸起，半球形；
花深黄色，雌花10-18朵，花冠狭管状，檐部具2（-3）裂齿，外面有腺点，花柱线形，伸出花冠外，先端2叉，叉端钝尖；
两性花10-30朵，结实或中央少数花不结实，花冠管状，花药线形，上端附属物尖，长三角形，基部具短尖头，花柱近与花冠等长，先端2叉，叉端截形，有短睫毛。
瘦果小，椭圆状卵形，略扁。
花果期8-11月。
