天山秦艽，多年生草本，高15-25厘米，全株光滑无毛，基部被枯存的纤维状叶鞘包裹。
须根数条，粘结成一个较细瘦、圆锥状的根。
枝少数丛生，斜升，黄绿色或上部紫红色，近圆形。
莲座丛叶线状椭圆形，长8-16厘米，宽0.8-1.8厘米，两端渐尖，边缘粗糙，叶脉3-5条，细，在两面均明显，并在下面突起，叶柄宽，膜质，长2-5厘米，包被于枯存的纤维状叶鞘中；
茎生叶与莲座丛叶同形，而较小，长3.2-7厘米，宽0.5-0.9厘米，叶柄长0.5-1.5厘米，愈向茎上部叶愈小，柄愈短。
聚伞花序顶生及腋生，排列成疏松的花序；
花梗斜伸，紫红色，极不等长，总花梗长4厘米，常无小花梗；
花萼筒膜质，黄绿色，筒形，长7-9毫米，不裂或一侧浅裂，裂片5个，不整齐，绿色，线状椭圆形或线形，长7-10毫米，先瑞渐尖，边缘粗糙，中脉在背面明显或否，弯缺宽，截形；
花冠浅蓝色，漏斗形，长3-3.5厘米，裂片卵状椭圆形或卵形，长5.5-6毫米，先端钝，全缘，褶整齐，狭三角形，长2-2.5毫米，先端二裂；
雄蕊着生于冠筒中部，整齐，花丝线状钻形，长10-13毫米，花药狭矩圆形，长2.5-3毫米；
子房宽线形，长10-15毫米，两端渐狭，柄粗，长3.5-4毫米，花柱线形，连柱头长2-2.5毫米，柱头2裂，裂片狭矩圆形。
蒴果内藏，狭椭圆形，长12-15毫米，先端钝，基部渐狭，柄长7-10毫米；
种子褐色，有光泽，矩圆形，长1.2-1.5毫米，表面具细网纹。
花果期8-9月。
