龙头黄芩，多年生草本？茎直立，径约2毫米，四棱形，具浅四沟，极密被上曲的短柔毛，节间伸长，比叶长很多。
叶近坚纸质，长三角形至三角状卵圆形，长1.7-3.3厘米，宽2-2.5厘米，先端钝，基部浅心形，边缘具7-9对圆齿状锯齿，上面绿色，下面较淡或带紫，两面被贴生的短柔毛，侧脉约4对，与中脉两面突出；
叶柄长0.7-1厘米，腹平背凸，极密被上曲短柔毛。
花对生，排列成长达9.5厘米的顶生总状花序；
花梗长2毫米，与序轴密被平展具腺的微柔毛；
最下一对苞片披针形，长2厘米，具柄，其余苞片细小，线形，长3-4毫米，无柄，密被短柔毛。
花萼长4毫米，密被具腺微柔毛，盾片开张，高2毫米。
花冠紫色，长2.7厘米，外被稀疏具腺的微柔毛，内面无毛；
冠筒直伸，前方基部稍膝曲状，中部宽2毫米，向上渐增大，至喉部宽5毫米；
冠檐2唇形，上唇盔状，内凹，先端微缺，下唇中裂片扁三角状卵圆形，宽达7毫米，先端微缺，两侧裂片卵圆形，宽2.5毫米。
雄蕊4，二强；
花丝扁平，中部以下具小纤毛。
花盘肥厚，前方隆起；
子房柄长0.5毫米。
花柱细长。
子房光滑，黑褐色。
花期6月。