黑柴胡，多年生草本，常丛生，高25-60厘米，根黑褐色，质松，多分枝。
植株变异较大。
数茎直立或斜升，粗壮，有显著的纵槽纹，上部有时有少数短分枝。
叶多，质较厚，基部叶丛生，狭长圆形或长圆状披针形或倒披针形，长10-20厘米，宽1-2厘米，顶端钝或急尖，有小突尖，基部渐狭成叶柄，叶柄宽狭变化很大，长短也不一致，叶基带紫红色，扩大抱茎，叶脉7-9，叶缘白色，膜质；
中部的茎生叶狭长圆形或倒披针形，下部较窄成短柄或无柄，顶端短渐尖，基部抱茎，叶脉11-15；
序托叶长卵形，长1.5-7.5厘米，最宽处10-17毫米，基部扩大，有时有耳，顶端长渐尖，叶脉21-31；
总苞片1-2或无；
伞辐4-9，挺直，不等长，长0.5-4厘米，有明显的棱；
小总苞片6-9，卵形至阔卵形，很少披针形，顶端有小短尖头，长6-10毫米，宽3-5毫米，5-7脉，黄绿色，长过小伞形花序半倍至一倍；
小伞花序直径1-2厘米，花柄长1.5-2.5毫米；
花瓣黄色，有时背面带淡紫红色；
花柱基干燥时紫褐色。
果棕色，卵形，长3.5-4毫米，宽2-2.5毫米，棱薄，狭翼状；
每棱槽内油管3，合生面3-4。
花期7-8月，果期8-9月。
