穗花刺头菊，二年生草本，高30-100厘米。
根直伸。
茎直立，上部分枝，全部茎枝灰白色，被绒毛。
基生叶长椭圆形，长13厘米，包括边缘针刺宽5厘米，羽状全裂或几全裂，有长约3厘米的叶柄；
侧裂片骨针状，钻状长三角形，与羽轴直角相交，边缘反卷，无针刺亦无刺齿，中脉在侧裂片下面高起且粗厚，在顶端伸延成黄色坚硬针刺，针刺长达5-10毫米，顶裂片与侧裂片同形，顶端具有等样针刺；
中下部茎叶与基生叶同形并等样分裂，但较小，无叶柄；
上部及接头状花序的叶更小，等样分裂，长椭圆形或披针形，无柄，基部半抱茎。
全部茎叶革质，坚硬，两面异色，上面绿色或黄绿色，无毛，下面灰白色，被稠密绒毛。
头状花序4-5个在茎枝顶端排成穗状花序，但穗状花序中下部的头状花序常不甚发育。
总苞球形或几球形，被稠密膨松的蛛丝毛，直径3-5厘米。
总苞片9层，中外层长三角形，内层线形；
全部苞片质地坚硬，革质。
托毛边缘糙毛状。
小花紫红色。
瘦果不成熟。
花期6月。