华北马先蒿，一年生草本，高可达50厘米，干时不变黑色，常多少木质化。
根多分枝，木质化，长达10厘米。
茎单条或自根茎发出多条，直立或侧茎多少弯曲或倾卧上升，中上部多分枝，枝2-4枚轮生，茎枝均圆形，有4 条毛线，常红紫色，坚挺。
叶下部者早枯，中上部者有短柄，叶片一般长2-3.5厘米，宽8-15毫米，特大者长7厘米，宽3厘米，羽状全裂，裂片5-10对，最多者达15对，披针形，羽状浅裂或深裂，最长者达17毫米。
花序生于茎枝之端，下部花轮有间断；
苞片与弯管马先蒿中相同；
萼膜质而膨大，长达8毫米，前方略开裂，脉10条，外面多毛，齿5枚，基部三角形，上方披针形至卵形，有锯齿，有时有小裂；
花冠堇紫色，管在顶部向前膝曲，略长于萼齿，下唇长于盔，侧裂大，中裂较小，卵状圆形，盔直立部分上端有时有齿状凸出物，顶圆形弓曲，前端再转向前下方或下方而成清晰的喙，长达2毫米；
雄蕊花丝两对均有毛，或后方一对几光滑；
柱头不伸出。
蒴果长达16毫米，宽达7.5毫米，顶端仅稍稍伸出于膨大宿萼之外，歪卵形，下线稍弯，上线强烈弓弯，至近端处多少突然斜下，端有小尖；
种子长3毫米，宽1毫米强，种皮灰白色疏松，有清晰的网纹。
花期7-8月。
