天目山凤仙花（原变种）一年生草本，高40-50厘米，全株无毛。茎直立或上部略弯，疏分枝，基部径5-7毫米；下部节膨大，有数个支柱根和多数纤维状根。

叶互生，具柄；叶片膜质，长圆形或卵状椭圆形，长7-12厘米，宽3-5厘米，顶端尾状渐尖，基部宽楔形或近圆形，边缘有圆齿状锯齿，齿端具小尖；侧脉7-9对，弧状弯，叶柄长1.5-3厘米；上部和分枝上的叶较小，具短叶柄或近无柄。

总花梗单生于上部叶腋，长3-5厘米，具 （4） 5-7花，总状排列。花较大，淡紫色，长3-3.5厘米，花梗细，长10-15毫米，结果期常伸长，微弯基部有苞片；苞片草质，卵状披针形，长2-3毫米，顶端具腺状小尖，宿存。侧生萼片2宽卵形，长4毫米，宽3毫米，顶端具小尖，3-5脉，背面中肋不增厚。旗瓣近圆形，长8-10毫米，顶端微凹，背面中肋增厚，有明显的龙骨状突起，上端具内弯的尖头。翼瓣具柄，长23毫米，2裂，基部裂片倒卵状长圆形，上部裂片大，斧形，顶端钝，背部有斜三角形反折的小耳。唇瓣漏斗状，长2-2.5厘米；口部近平展，宽15毫米，先端渐尖，基部渐狭成长约10毫米，内弯，顶端2浅裂的距。花丝线形，长3毫米；花药卵圆形，顶端钝。子房纺锤形，直立，顶端短喙尖。

蒴果线状纺锤形，长2-2.5厘米，具短喙尖。

长距天目山凤仙花（变种）仅以唇瓣基部具长4厘米的长距，与原变种不同。