天仙子，二年生草本，高达1米，全体被粘性腺毛。
根较粗壮，肉质而后变纤维质，直径约2-3厘米。
一年生的茎极短，自根茎发出莲座状叶丛，卵状披针形或长矩圆形，长可达30厘米，宽达10厘米，顶端锐尖，边缘有粗牙齿或羽状浅裂，主脉扁宽，侧脉5-6条直达裂片顶端，有宽而扁平的翼状叶柄，基部半抱根茎；
第二年春茎伸长而分枝，下部渐木质化，茎生叶卵形或三角状卵形，顶端钝或渐尖，无叶柄而基部半抱茎或宽楔形，边缘羽状浅裂或深裂，向茎顶端的叶成浅波状，裂片多为三角形，顶端钝或锐尖，两面除生粘性腺毛外，沿叶脉并生有柔毛，长4-10厘米，宽2-6厘米。
花在茎中部以下单生于叶腋，在茎上端则单生于苞状叶腋内而聚集成蝎尾式总状花序，通常偏向一侧，近无梗或仅有极短的花梗。
花萼筒状钟形，生细腺毛和长柔毛，长1-1.5厘米，5浅裂，裂片大小稍不等，花后增大成坛状，基部圆形，长2-2.5厘米，直径1-1.5厘米，有10条纵肋，裂片开张，顶端针刺状；
花冠钟状，长约为花萼的一倍，黄色而脉纹紫堇色；
雄蕊稍伸出花冠；
子房直径约3毫米。
蒴果包藏于宿存萼内，长卵圆状，长约1.5厘米，直径约1.2厘米。
种子近圆盘形，直径约1毫米，淡黄棕色。
夏季开花、结果。
