褐毛蓝刺头，多年生草本，高30-90厘米。
茎直立，单生，基部有残存的纤维状撕裂的褐色叶柄，不分枝或上部有短分枝，中部以下被多数褐色的多细胞长节毛及稀疏的贴伏的蛛丝毛，中上部被较多的贴伏的蛛丝毛及少数的褐色多细胞长节毛，接复头状花序下部灰色，被稠密或密厚的蛛丝状绵毛，有时褐色的多细胞长节毛可达于复头状花序之下。
基生叶及中下部茎叶有短柄，全形椭圆形或长椭圆形，长15-25厘米，宽5-13厘米，二回羽状分裂；
一回为全裂或几全裂，一回侧裂片椭圆形或披针形，6-10对，中部裂片较大，向上向下裂片渐小，二回为半裂或浅裂，二回裂片长披针形或线状披针形，边缘刺齿或针刺状缘毛，顶端针刺状渐尖，或二回裂片为三角形刺齿状。
上部茎叶与基生叶及中下部茎叶同形并等样分裂，接复头状花序下部的叶羽裂，无柄，基部扩大抱茎。
全部叶质地薄，纸质，两面异色，上面绿色，无毛或被稀疏蛛丝毛，下面灰白色或白色，被密厚或稠密的蛛丝状绵毛，沿中脉常有褐色多细胞长节毛。
复头状花序单生茎顶或茎生少数（2-3个）复头状花序，直径4-6厘米。
头状花序1.7-2厘米。
基毛白色，不等长，扁毛状，长8-10毫米，几为总苞长度之半。
总苞片16-19个。
外层苞片线状倒披针形，与基毛近等长，上部椭圆形扩大，褐色，边缘长缘毛，顶端软骨质长渐尖，爪部有缘毛，缘毛长达3毫米；
中层苞片倒披针形或倒披针状长椭圆形，自最宽处向上突然收窄成芒刺状渐尖，边缘长缘毛；
内层苞片长椭圆形，下部有时粘合，顶端芒刺裂或芒状片裂，但中间的芒裂较长。
全部苞片外面无毛。
小花蓝色，花冠深5裂，花冠管全长被腺点，上部有时有白色的极稀疏的短柔毛。
瘦果倒圆锥形，长6毫米，被稠密的顺向贴伏的黄色长直毛，遮盖冠毛。
冠毛量杯状，长1.2毫米。
冠毛膜片线形，边缘糙毛状，下部结合。
花果期7-8月。
