二色山牵牛，缠绕藤本，枝4棱形，初被柔毛，后无毛，仅节上被一圈柔毛。
叶具3-4厘米长的叶柄，叶片宽卵形至卵形，长可达10厘米，宽5厘米，先端渐尖或急尖，基部近心形，两面无毛，边缘具极稀疏粗齿，有时全缘；
掌状脉5-7条。
总状花序顶生或腋生，直立，总花梗及花轴被柔毛；
苞片披针形，先端锐尖，边缘具齿，具3-5脉；
小苞片卵状披针形，先端具短渐尖，长10-14毫米，被绒毛；
花梗长6-10毫米，被柔毛；
花警环状，边缘全缘；
花冠管上部稍扩大，管口斜截，黄棕色，冠檐5裂，近相等，长11毫米，宽椭圆形，前裂片红色，后裂片黄色；
雌蕊4，花药先端急尖，前雄蕊的花药2室各具长距，后雄蕊的花药具平距；
子房被长柔毛，花柱稍伸出，被散毛，柱头先端短2裂。
蒴果带种子部分直径1-1.5厘米，喙长1.6厘米，被稀疏柔毛；
种子半球形。