龙头草为多年生草本，直立，高30-60厘米。茎四棱形，除幼嫩部分被疏柔毛及节上被柔毛外，余部无毛或几无毛。叶具长柄，柄长10厘米以下，向上渐变短或几无柄，腹面具槽，两侧边缘具疏长柔毛；叶片纸质或近膜质，卵状心形、心形或卵形，长4-13厘米，宽1.8-4厘米，有时长达17厘米，宽达10厘米，以着生于茎中部的叶较大，先端渐尖，基部心形，在茎上部者有时略偏斜，边缘具波状锯齿或粗齿，上面被疏微柔毛，以脉上为密，下面几无毛，脉隆起。花序腋生和顶生，为聚伞花序组成的假总状花序，有时有分枝或仅有1朵花腋生，花序长6-9厘米，密被微柔毛；苞片小，卵状披针形或披针形，长3-6毫米，具齿；花梗长1-4毫米，被微柔毛，中部具1对小苞片；小苞片钻形，长约1毫米。花萼花时狭管形，口部微开张，长1-1.3厘米，具25脉，外面被微柔毛，内面无毛，齿5，呈二唇形，上唇3齿，较高，下唇2齿，齿均三角形，长为花萼长的1/3，具缘毛，先端渐尖，果时萼筒基部膨大成囊状。花冠淡红紫或淡紫色，长2.3-3.7厘米，外面被极疏的微柔毛，有时背部具少数疏柔毛，内面在冠筒基部具柔毛，但不成毛环，冠筒直立，管状，细，上半部渐扩大，冠檐二唇形，上唇微弯，2裂，裂片长圆形，下唇增大，伸长，3裂，中裂片扇形，顶端微凹，内面具长柔毛，两侧裂片长圆形长为中裂片的1/2。雄蕊4，二强，内藏，后对着生于上唇下方花冠喉部，前对着生于下唇两侧裂片下方冠筒中部，花丝细，无毛，花药2室，被微柔毛。子房4裂，被微柔毛。花柱细长，略长于雄蕊，微伸出花冠，先端2裂，无毛。花盘杯状，裂片不明显，前方呈指状膨大。小坚果圆状长圆形，平滑，密被短柔毛，腹面微呈三棱形，基部具一小果脐。花期9月，果期9月以后。