天山大戟,多年生草本,全株无毛。
根圆柱状,分枝或否,长30-50厘米,直径6-10毫米。
茎基部多分枝,高20-30厘米,略带紫色。
叶互生,于基部鳞片状,紫色或淡红色,长约5毫米,宽约3毫米,密集着生;
茎生叶椭圆形,长2-3厘米,宽1-1.6厘米,先端圆,基部近圆;
无柄或具极短的柄;
叶脉羽状,不明显;
总苞叶5-8枚,宽卵形,长约2.5厘米,宽1-2厘米,先端略窄,基部近圆;
伞幅5-8,长1-4厘米;
苞叶2枚,三角状卵形,长约1.5厘米,宽约1.4厘米,先端渐尖,基部近平截。
花序单生于二歧分枝顶端,基部无柄;
总苞钟状,长与直径均4-5毫米,边缘4裂,裂片三角形,略内弯,边缘及内侧密生白色柔毛,外侧被白色疏柔毛;
腺体4,肾形,基部具短柄,暗褐色,近直立,稀被疏柔毛。
雄花多数,略伸出总苞外;
雌花1枚,子房柄不伸出总苞外;
子房被稀疏短柔毛;
花柱3,中部以下合生;
柱头两裂。
蒴果近球状,长6-7毫米,直径约7毫米,略被稀疏短柔毛,先端具宿存的花柱;
成熟时分裂为3个分果爿。
种子卵球状,淡灰色具褐色纹饰,长约6.5毫米,直径约5毫米,光滑;
具种阜。
花果期6-9月。