京黄芩，一年生草本；
根茎细长。
茎高24-40厘米，直立，四棱形，粗0.8-1.5毫米，绿色，基部通常带紫色，不分枝或分枝，疏被上曲的白色小柔毛，以茎上部者较密。
叶草质，卵圆形或三角状卵圆形，长1.4-4.7厘米，宽1.2-3.5厘米，先端锐尖至钝，有时圆形，基部截形，截状楔形至近圆形，边缘具浅而钝的2-10对牙齿，两面疏被伏贴的小柔毛，下面以沿各脉上较密，侧脉3-4对，斜上升，与中脉在上面不明显下面突出；
叶柄长（0.3）0.5-2厘米，疏被上曲的小柔毛。
花对生，排列成顶生长4.5-11.5厘米的总状花序；
花长约2.5毫米，与序轴密被上曲的白色小柔毛；
苞片除花序上最下一对较大且叶状外余均细小，狭披针形，长3-7毫米，宽1-2毫米，全缘，疏被短柔毛。
花萼开花时长约3毫米，果时增大，长4毫米，密被小柔毛，盾片开花时高1.5毫米，果时高4毫米。
花冠蓝紫色，长1.7-1.8厘米，外被具腺小柔毛，内面无毛；
冠筒前方基部略膝曲状，中部宽1.5毫米，向上渐宽，至喉部宽达5毫米；
冠檐2唇形，上唇盔状，内凹，顶端微缺，下唇中裂片宽卵圆形，两侧中部微内缢，顶端微缺，两侧裂片卵圆形。
雄蕊4，二强；
花丝扁平，中部以下被纤毛。
花盘肥厚，前方隆起；
子房柄短。
花柱细长。
子房光滑，无毛。
成熟小坚果栗色或黑栗色，卵形，直径约1毫米，具瘤，腹面中下部具一果脐。
花期6-8月，果期7-10月。
