褐头蒿，多年生草本。
根稍木质，垂直，具木质、稍匍地的根状茎，其上有多数营养枝并密生营养叶。
茎多数，直立或斜向上长，常与营养枝组成疏松的小丛，高20-40(-50)厘米，褐色，具纵棱，通常不分枝，常被灰褐色的短柔毛。
叶纸质，两面密被灰黄色或灰白色绢质丝状平贴短绒毛；
下部、中部叶与营养枝叶近圆形或圆肾形，长1-2.5(-3.5)厘米，宽1-2（-3）厘米，二回羽状全裂，第一回裂片3-5枚，常再次3全裂，小裂片披针形，长5-10毫米，宽2-4毫米，先端钝尖，叶柄长0.8-1.2厘米，中部叶叶柄基部有小型羽状分裂的假托叶；
上部叶与苞片叶3出全裂，裂片线形或线状披针形，无柄或近无柄。
头状花序球形或近球形，直径5-7毫米，有短梗，下垂，在茎上排成总状花序，该花序在茎上端的头状花序排列略密集，位于茎中部的头状花序排列略疏松；
总苞片3-4层，外层总苞片椭圆形，背面的中间部分暗褐色，被短柔毛，边缘宽膜质，常有不规则的撕裂，中层、内层总苞片长椭圆形，近膜质，背面中部微有短柔毛或近无毛；
花序托凸起，半球形，具白色托毛；
雌花10-15朵，花冠狭圆锥状或狭管状，檐部具2-3裂齿，花柱伸出花冠外，先端2叉，叉枝长，叉端锐尖；
两性花多层，40-60朵，孕育或内层不孕育，花冠管状，下部略膨大，花冠檐部外面被短柔毛；
雄蕊倒披针形，先端附属物尖，长三角形，基部有小尖头，花柱与花冠近等长，先端2叉，叉端截形，叉口与顶端有睫毛。
瘦果椭圆形，上端有不对称的膜质冠状边缘。
花果期7-10月。
