刺毛头黍，多年生草本。
秆稍粗壮，基部平卧地面，基部节生根，节无毛，花枝上举，高0.6-1米。
叶鞘短于节间，压扁，具脊，边缘一侧被纤毛；
叶舌短小，长约0.5毫米；
叶片扁平，披针形，长10-15厘米，宽1-1.3厘米，先端渐尖，基部近圆形，两面无毛，主脉明显，脉间具小横脉，边缘稍加厚呈皱波状。
圆锥花序顶生，开展而疏散，长达15厘米、宽约9厘米；
分枝7-10枚，分枝上再分枝，纤细而呈近波状弯曲；
小穗长圆形，多单生，近基部双生，长约3.2毫米，一具长柄，一具短柄；
第一颖卵状披针形，长约为小穗的2/3，具5-7脉；
第二颖与第一外稃近等长，同质而同形，均具9-11脉；
第一小花中性，内稃膜质，狭窄，具2脊，脊上被短纤毛；
第二小花两性，外稃平滑而光亮，近顶端稍增厚并具刺毛，边缘内卷，包卷同质的内稃，内稃顶端稍撕碎，鳞被2，折叠，5-7脉；
雄蕊3；
花柱基部分离。
颖果椭圆形，长约1.7毫米。
叶片上下表皮脉间均为有波纹、壁薄的长细胞。
花果期9-10月。