薰衣草是半灌木或矮灌木，分枝，被星状绒毛，在幼嫩部分较密；老枝灰褐色或暗褐色，皮层作条状剥落，具有长的花枝及短的更新枝。叶线形或披针状线形，在花枝上的叶较大，疏离，长3-5厘米，宽0.3-0.5厘米，被密的或疏的灰色星状绒毛，干时灰白色或橄绿色，在更新枝上的叶小，簇生，长不超过1.7厘米，宽约0.2厘米，密被灰白色星状绒毛，干时灰白色，均先端钝，基部渐狭成极短柄，全缘，边缘外卷，中脉在下面隆起，侧脉及网脉不明显。

轮伞花序通常具6-10花，多数，在枝顶聚集成间断或近连续的穗状花序，穗状花序长约3（5）厘米，花序梗长约为花序本身3倍，密被星状绒毛；苞片菱状卵圆形，先端渐尖成钻状，具5-7脉，干时常带锈色，被星状绒毛，小苞片不明显；花具短梗，蓝色，密被灰色、分枝或不分枝绒毛。花萼卵状管形或近管形，长4-5毫米，13脉，内面近无毛，二唇形，上唇1齿较宽而长，下唇具4短齿，齿相等而明显。花冠长约为花萼的2倍，具13条脉纹，外面被与花萼同一毛被，但基部近无毛，内面在喉部及冠檐部分被腺状毛，中部具毛环，冠檐二唇形，上唇直伸，2裂，裂片较大，圆形，且彼此稍重叠，下唇开展，3裂，裂片较小。雄蕊4，着生在毛环上方，不外伸，前对较长，花丝扁平，无毛，花药被毛。花柱被毛，在先端压扁，卵圆形。花盘4浅裂，裂片与子房裂片对生。

小坚果4，椭圆形，光滑，有光泽，具有一基部着生面。花期6月。全株略带木头甜味的清淡香气，因花、叶和茎上的绒毛均藏有油腺，轻轻碰触油腺即破裂而释出香味。