天山山燕麦，多年生。
须根稍粗且短。
秆较细，直立，密集丛生，光滑无毛，基部具有许多残存的叶鞘，高14-50厘米。
叶鞘紧裹茎，鞘缘膜质，被微毛；
秆生叶舌极短，长不达1毫米，被短毛，分蘖叶舌披针形，长2-3毫米，被短毛，先端渐尖或齿裂；
叶片窄，细线形，纵卷如针，长达茎的1/8-1/2，宽1.5-3毫米，稍光滑或粗糙，多集中在茎下部，上部稀疏。
圆锥花序紧缩，长4-8厘米，具短的被微毛的分枝，每分枝着生少数小穗；
小穗黄褐色（凋谢时黄色），长9-11毫米，含2-3小花；
小穗轴节间长约2毫米，被长1-2毫米的柔毛；
颖不等，宽披针形，脉上微粗糙，第一颖长8-10毫米，具1-3脉，第二颖长9-11毫米，具3-5脉；
第一外稃宽披针形，稍带紫色，长7-8毫米，顶端齿裂，具5-7脉，基盘被长1-1.5毫米的柔毛，芒自稃体中部以上伸出，膝曲，长约15毫米，芒柱扭转；
内稃稍短于外稃，顶端齿裂，两脊上具短纤毛；
雄蕊3，花药长约3毫米；
子房密被茸毛。
花果期7-9月。