大叶柴胡，多年生高大草本，高80-150厘米，根茎弯曲，长3-9厘米，直径3-8毫米，质坚，黄棕色，密生的环节上多须根。
茎单生或2-3，有粗槽纹，多分枝。
叶大形，稍稀疏，表面鲜绿色，背两带粉兰绿色，基生叶广卵形到椭圆形或披针形，顶端急尖或渐尖，下部楔形或广楔形，并收缩成宽扁有翼的长叶柄，至基部又扩大成叶鞘抱茎，叶片长8-17厘米，宽2.5-5(8)厘米，9-11脉；
叶柄常带紫色，长8-12厘米；
茎中部叶无柄，卵形或狭卵形，7-9脉；
茎上部叶渐小，卵形或广披针形，9-11脉，顶端渐尖，基部心形，抱茎。
伞形花序宽大，多数，伞辐3-9，通常4-6不等长，长5-35毫米；
总苞1-5，开展，黄绿色，不等大，披针形，长2-10毫米，宽1-2毫米，3-7脉；
小总苞片5-6，等大，广披针形或倒卵形，长2-5毫米，宽0.7-1.5毫，顶端尖锐，3-5脉；
小伞形花序有花5-16，花深黄色，直径1.2-1.6毫米，花柄粗，长短不等，花时长2-5毫米，果时长6-10毫米；
花瓣扁圆形，顶端内折，舌片基部较阔，不成隆起状，长几达花瓣之半，顶端有2裂，裂口呈三角形；
花柱黄色，特肥厚，直径超过子房，花柱很长。
果暗褐色，被白粉，长圆状椭圆形，长4-7毫米，宽2-2.5毫米，分生果横剖面近圆形，每棱槽内油管3-4，合生面4-6。
花期8-9月，果期9-10。
