棉花空心莲子草属于多年生宿根性草本，茎基部匍匐，叶片矩圆形、矩圆状倒卵形或倒卵状披针形，苞片及小苞片白色。
棉花空心莲子草是多年生宿根性草本；茎基部匍匐，上部上升，管状，不明显4棱，长55-120厘米，具分枝，幼茎及叶腋有白色或锈色柔毛，茎老时无毛，仅在两侧纵沟内保留。叶片矩圆形、矩圆状倒卵形或倒卵状披针形，长2.5-5厘米，宽7-20毫米，顶端急尖或圆钝，具短尖，基部渐狭，全缘，两面无毛或上面有贴生毛及缘毛，下面有颗粒状突起；叶柄长3-10毫米，无毛或微有柔毛。花密生，成具总花梗的头状花序，单生在叶腋，球形，直径8-15毫米；苞片及小苞片白色，顶端渐尖，具1脉；苞片卵形，长2-2.5毫米，小苞片披针形，长2毫米；花被片矩圆形，长5-6毫米，白色，光亮，无毛，顶端急尖，背部侧扁；雄蕊花丝长2.5-3毫米，基部连合成杯状；退化雄蕊矩圆状条形，和雄蕊约等长，顶端裂成窄条；子房倒卵形，具短柄，背面侧扁，顶端圆形。果实未见。花期5-10月。