膜叶荆芥，多年生草本。
根粗厚，木质，深褐色，上部过渡为根茎，由其上生出若干个茎。
茎高45-60厘米，四棱形，被微柔毛，上部被腺微柔毛，腋生侧枝常不育，短，长1-2.5厘米，具1-2对叶（叶较主茎者小许多），或能育而具2特长的节间（长6.5-10.5厘米）。
叶长圆状披针形，下部的较宽，向上渐变狭，长5.5-10.5厘米，宽2-3.8厘米，先端钝，基部圆形或浅心形，上面橄榄绿色，下面较淡，两面被微柔毛，脉在上面平，下面微突出，边缘为具小突尖的粗圆齿，膜质；
叶柄长2.5-1厘米，向上渐短。
聚伞花序具短梗，总梗长（25）5-2毫米，花序生于主茎及分枝顶部3-5节上，排列靠近，少花；
苞叶叶状，较茎叶小许多，长约2厘米，至苞片状，长约6毫米，苞片线形，长1.5-2毫米，被腺微柔毛。
花萼长9-10毫米，外面被腺微柔毛，喉极斜，上唇3齿三角状披针形，长1.8-2.1毫米，下唇2齿线形，长4.2-5毫米。
花冠紫色，长2-2.2厘米，外面疏被微柔毛，冠筒微弯，基部宽1.2-1.5毫米，其狭窄部分稍伸出于萼，向上骤然扩展成长6.5毫米、宽7毫米的喉部，冠檐二唇形，上唇深2圆裂，直立，长约3.5毫米，下唇斜向上，长约1厘米，中裂片倒心形，先端2圆裂，基部内面具髯毛，侧裂片斜半圆形，显著。
后对雄蕊短于上唇。
花柱先端2裂，伸出于花冠。
花期8月。