水龙胆草为菊科多年生宿根草本植物。因其茎上对生叶片的基部相连呈杯状，茎从两叶中间贯穿而出，故名水龙胆草。
水龙胆草为多年生草本，根系由根茎和营养根组成;根茎肥大，粗壮，水平状多节。茎由头一年根茎上形成的芽发育而成，直立，四棱，呈正方形或菱形。株高200-300cm，上部分枝。
一年生水龙胆草当年植株呈丛叶莲座状，不抽茎，根圆形肥大、粗壮，具水平状多节的根茎和营养根。根茎出数个具有紫红色鳞片的根基芽。
第二年每小根茎形成一个新枝。植株形略似菊芋。株高1.5～2米，叶片大，长椭圆形，叶缘有疏锯齿，叶面有刚毛，基叶有叶柄，茎方、四棱茎，叶对生，无柄，茎叶基部叶片相连。
