细叶益母草一年生或二年生草本，有圆锥形的主根。茎直立，高20-80厘米，钝四棱形，微具槽，有短而贴生的糙伏毛，单一，或多数从植株基部发出，不分枝，或于茎上部稀在下部分枝。茎下部的叶早落，中部的叶轮廓为卵形，长5厘米，宽4厘米，基部宽楔形，掌状3全裂，裂片呈狭长圆状菱形，其上再羽状分裂成3裂的线状小裂片，小裂片宽1-3毫米，上面绿色，疏被糙伏毛，叶脉下陷，下面淡绿色，被疏糙伏毛及腺点，叶脉明显凸起且呈黄白色，叶柄纤细，长约2厘米，腹面具槽，背面圆形，被糙伏毛；花序上部的苞叶轮廓近于菱形，3全裂成狭裂片，中裂片通常再3裂，小裂片均为线形，宽约1-2毫米。
细叶益母草轮伞花序腋生，多花，花时轮廓为圆球形，径3-3.5厘米，多数，向顶渐次密集组成长穗状；小苞片刺状，向下反折，比萼筒短，长4-6毫米，被短糙伏毛；花梗无。
细叶益母草花萼管状钟形，长8-9毫米，外面在中部密被疏柔毛，余部贴生微柔毛，内面无毛，脉5，显著，齿5，前2齿靠合，稍开张，钻状三角形，具刺尖，长3-4毫米，后3齿较短，三角形，具刺尖，长2-3毫米。花冠粉红至紫红色，长约1.8厘米，冠筒长约0.9厘米，外面无毛，内面近基部1/3有近水平向的鳞毛状的毛环，冠檐二唇形，上唇长圆形，直伸，内凹，长约1厘米，宽约0.5厘米，全缘，外面密被长柔毛，内面无毛，下唇长约0.7厘米，宽约0.5厘米，比上唇短1/4左右，外面疏被长柔毛，内面无毛，3裂，中裂片倒心形，先端微缺，边缘薄膜质，基部收缩，侧裂片卵圆形，细小。雄蕊4，均延伸唇片之下，平行，前对较长，花丝丝状，扁平，中部疏被鳞状毛，花药卵圆形，2室。
细叶益母草花柱丝状，略超出于雄蕊，先端相等2浅裂，裂片钻形。花盘平顶。子房褐色，无毛。小坚果长圆状三棱形，长2.5毫米，顶端截平，基部楔形，褐色。花期7-9月，果期9月。