异色黄芩，多年生草本；
根茎匍匐，节上密生纤维状须根。
茎上升或直立，连花序高5.5-38厘米，粗0.8-2毫米，四棱形，具槽，密被微柔毛，通常带红色，不分枝或间有花序分叉，近基部具叶且多少木质化，上部无叶。
茎叶通常2-4对，罕有6-7对，密集于茎基部如基生叶状，或彼此远离，相隔1.6-3.5厘米，叶片坚纸质，椭圆形，卵圆形或宽椭圆形，长1.5-7.4厘米，宽1-4.8厘米，先端浑圆或钝，基部心形或浅心形，边缘具波状圆齿，上面绿色，密被极细的微柔毛间杂有短柔毛，下面绿色或常带紫色，有时灰绿色，被短柔毛，尤以脉上者为甚，侧脉4-5对，与中脉均上面略凹陷下面突出，在叶缘的内方网结，叶柄长0.5-2.2厘米，有时达4.8厘米，扁平，密被短柔毛；
苞叶细小，草质，卵圆形至椭圆形，长0.7-2.5厘米，宽0.5-1.5厘米，先端钝，基部圆状截形，无柄或具短柄。
花互生或少数在花序下部者对生，组成背腹向的总状花序或因花序分叉而多少呈圆锥状，花序长5-24厘米，花葶状；
苞片小，狭卵圆形或卵圆形，长1.5-3毫米，宽约1毫米，全缘，被短柔毛；
总梗长2.5-4厘米，与序轴均密被微柔毛；
花梗长2.5-3毫米，通常带紫色，密被短柔毛。
花萼长约2毫米，外被短柔毛及具腺短柔毛，内面无毛，盾片开张，半圆形，高0.5-0.8毫米，被短柔毛，果时增大，盾片高起且外卷，与萼几等长。
花冠紫色，长0.9-1.2厘米；
冠筒长0.7-1厘米，外面疏被短柔毛及具腺短柔毛，内面前方基部被微柔毛或短柔毛余部无毛，基部成膝曲状，由下向上渐渐增大，至喉部径达3毫米；
冠檐二唇形，长约3毫米，外面疏被短柔毛及具腺短柔毛，内面被微柔毛或短柔毛，上唇盔状，先端微凹，下唇中裂片卵状圆形，两侧裂片卵圆形或长圆状卵圆形。
雄蕊4，二强；
花丝细长，扁平，中部以下被纤毛。
花盘肥厚，倾斜，边缘具淡黄色泡状突起；
子房柄不明显。
花柱细长，无毛。
子房具瘤。
小坚果成熟时褐色或棕褐色，卵状椭圆形，长约1毫米，径不达1毫米，具瘤，腹面中央隆起，其上有一小果脐。
花期6-11月，果实渐次成熟。
