轮叶马先蒿，多年生草本，干时不变黑，高达15-35厘米，有时极低矮。
主根多少纺捶形，一般短细，极偶然在多年的植株中肉质变粗，径达6.5毫米，须状侧根不发达；
根茎端有三角状卵形至长圆状卵形的膜质鳞片数对。
茎直立，在当年生植株中常单条，多年者常自根颈成丛发出，多达7条以上，中央者直立，外方者弯曲上升，下部圆形，上部多少四稜形，具毛线4条。
叶基出者发达而长存，柄长达3厘米左右，被疏密不等的白色长毛；
叶片长圆形至线状披针形，下面微有短柔毛，羽状深裂至全裂，长2.5-3厘米，裂片线状长圆形至三角状卵形，具不规则缺刻状齿，齿端常有多少白色胼胝，茎生叶下部者偶对生，一般4枚成轮，具较短之柄或几无柄，叶片较基生叶为宽短。
花序总状，常稠密，惟最下一二花轮多少疏远，仅极偶然有全部花轮均有间歇；
苞片叶状，下部者甚长于花，有时变为长三角状卵形，上部者基部变宽，膜质，向前有锯齿，有白色长毛；
萼球状卵圆形，常变红色，口多少狭缩，膜质，具10条暗色脉纹，外面密被长柔毛，长6毫米，前方深开裂，齿常不很明显而偏聚于后方，后方1枚多独立，较小，其前侧方者与后侧方者多合并成一个三角形的大齿，顶有浅缺或无，缘无清晰的锯齿而多为全缘；
花冠紫红色，长13毫米，管红在距基部3毫米处以直角向前膝屈，使其上段由萼的裂口中伸出，上段长5-6毫米，中部稍稍向下弓曲，喉部宽约3毫米，下唇约与盔等长或稍长，中裂圆形而有柄，甚小于侧裂，裂片上有时红脉极显著，盔略略镰状弓曲，长5毫米左右，额圆形，无明显的鸡冠状凸起，下缘之端似微有凸尖，但不显著；
雄蕊药对离开而不并生，花丝前方一对有毛；
花柱稍稍伸出。
蒴果形状大小多变，多少披针形，端渐尖，不弓曲，或偶然有全长向下弓曲者，或上线至近端处突然弯下成一钝尖，而后再在下基线前端成一小凸尖，长10-15毫米，宽4-5毫米；
种子黑色，半圆形，长1.8毫米，有极细而不显明的纵纹。
花期7-8月。
