黑沙蒿，小灌木。
主根粗而长，木质，侧根多；
根状茎粗壮，直径1-3厘米，具多枚营养枝。
茎多枚，高50-100厘米，茎皮老时常呈薄片状剥落，分枝多，枝长10-35厘米，老枝暗灰白色或暗灰褐色，当年生枝紫红色或黄褐色，茎、枝与营养枝常组成大的密丛。
叶黄绿色，初时两面微有短柔毛，后无毛，多少半肉质，干后坚硬；
茎下部叶宽卵形或卵形，一至二回羽状全裂，每侧有裂片3-4枚，基部裂片最长，有时再2-3全裂，小裂片狭线形，叶柄短，基部稍宽大；
中部叶卵形或宽卵形，长3-5（-7）厘米，宽2-4厘米，一回羽状全裂，每侧裂片2-3枚，裂片狭线形，长1.5-3厘米，宽0.5-1毫米，通常向中轴方向弯曲或不弧曲；
上部叶5或3全裂，裂片狭线形，无柄；
苞片叶3全裂或不分裂，裂片或不分裂之苞片叶狭线形。
头状花序多数，卵形，直径1.5-2.5毫米，有短梗及小苞叶，斜生或下垂，在分枝上排成总状或复总状花序，并在茎上组成开展的圆锥花序；
总苞片3-4层，外、中层总苞片卵形或长卵形，背面黄绿色，无毛，边缘膜质，内层总苞片长卵形或椭圆形，半膜质；
雌花10-14朵，花冠狭圆锥状，檐部具2裂齿，花柱长，伸出花冠外，先端2叉；
两性花5-7朵，不孕育，花冠管状，花药线形，顶端附属物尖，长三角形，基部圆钝，花柱短，先端圆，棒状，2裂，不叉开，退化子房不明显。
瘦果倒卵形，果壁上具细纵纹并有胶质物。
花果期7-10月。
