紫花野芝麻为多年生草本，茎高30-50厘米，四棱形，具槽，被稀疏白色短柔毛，中空。叶卵圆形，长2.5-5厘米，宽1.5-3厘米，先端尾状长尖，下部的叶基近截形，上部的叶基截状阔楔形，边缘具粗锯齿，齿端略向内弯，具胼胝体的尖端，草质，两面均被贴生硬毛，叶柄纤细，长1.5-3厘米；苞叶具较短的柄，柄长1.5-4毫米。

轮伞花序8-12花；苞片线形，长2-3毫米，边缘具缘毛；花梗无。花萼钟形，长约1厘米，宽约3.5毫米，具5肋，居间的5副脉不明显，肋及脉上被长硬毛，近基部无毛，内面无毛，萼齿5，近相等，直伸，长5-6毫米，线状披针形，先端长芒状，边缘具缘毛。花冠暗紫色，长约1.8厘米，基部宽约2毫米，外面被疏柔毛，在上唇上较密，内面在筒部被微柔毛，近基部有一斜向毛环，冠檐二唇形，上唇直伸，长圆形，长约7毫米，基部变狭，顶部微弯，下唇3裂，中裂片大，倒心形，先端深裂，基部收缩，边缘为不规则的波状，侧裂片浅半圆形，先端有一长1-1.5毫米的附齿。雄蕊花丝扁平，被微柔毛，花药深紫色，被毛。花盘近环状。花柱线形，先端近相等2浅裂。子房裂片无毛，先端具膜质边缘。花期7月。