小球花蒿，半灌木状草本。
主根稍粗，侧根细而长；
根状茎短，直径6-10毫米，有营养枝。
茎少数或单生，高50-70厘米，紫红色或褐色，纵棱明显；
上半部有着生头状花序的短分枝，枝长3-6(-8)厘米；
茎、枝初时被灰白色或淡灰黄色短柔毛，后渐稀疏或近无毛。
叶纸质，绿色，叶面微被绒毛，背面密被灰白色或灰黄色短绒毛；
茎下部叶长圆形、卵形或椭圆形，长6-10厘米，宽2-3厘米，二（至三）回羽状全裂或深裂，第一回全裂，每侧具裂片(4-)5-6枚, 裂片卵形或长卵形，再次羽状深裂，小裂片披针形或线状披针形，长1-1.5厘米，先端锐尖，边缘稍反卷，有时有浅裂齿，中轴具狭翅，偶有浅裂齿，叶柄长1-3厘米，基部有小型假托叶；
中部叶卵形或椭圆形，二回羽状分裂，第一回近全裂或深裂，每侧有裂片（4-）5-6枚，第二回为深裂或为浅裂齿，无柄或近无柄；
上部叶羽状全裂或3-5全裂，裂片椭圆形、披针形或线状披针形，偶有浅裂齿；
苞片叶3全裂或不分裂，而为线状披针形。
头状花序稍多数，球形或半球形，直径4-5毫米，无梗，有线形的小苞叶，在茎端或短的分枝上密集排成穗状花序，并在茎上组成狭而长的圆锥花序；
总苞片3-4层，外层总苞片略小，卵形，背面绿色，被灰白色或淡灰黄色短柔毛，边缘狭膜质，中层总苞片略大，卵形或长卵形，背面被短柔毛，边缘宽膜质，内层总苞片长卵形或椭圆形，半膜质，背面无毛或近无毛；
雌花15-20朵，花冠狭管状或狭圆锥状，檐部具2裂齿，花柱伸出花冠外，先端2叉，叉端尖；
两性花30-35朵，花冠管状，外面有小腺点，花药线形或披针形，先端附属物尖，长三角形，基部圆，花柱与花冠等长，开花时略伸出花冠外，先端2叉，叉端截形，并有睫毛。
瘦果小，长卵形或长圆状倒卵形。
花果期7-10月。
