黑心菊种子多年生草本，高30-60cm。全株光滑无毛，茎不分枝。叶大部分基生，平铺地面；具短柄，柄有翅；叶片倒卵状匙形，长8-10cm，宽3-6cm，先端圆形，基部渐狭成短柄，边缘具微波状齿，下面羽状叶脉明显；茎生叶对生，2-3对，无柄，匙形，长1.5-2cm，宽0.7-7cm，先端钝，基部圆，半抱茎，边缘具波状齿。
轮生聚伞花序，每轮有花5-8朵，每花下有2枚小苞片，苞片线状披针形；花梗长8-10mm；萼筒短，花萼4深裂至基部，裂片线状披针形；花冠钟形，半裂，淡绿色，长1-1.2cm；雄蕊4，着生于花冠裂片间弯曲处，与裂片互生；子房不完全2室，无柄，花柱短，腺体轮状着生于子房基部。
蒴果无柄，上半部扭曲，具宿存的喙状花柱。种子多数，深褐色，表面具纵脊状突起。花、果期3-11月。