糙叶矢车菊，为多年生草本，高50-100厘米。主根直伸。茎单生或少数茎成簇生，直立，基部被稠密或密厚的纤维状撕裂的褐色的柄基的残迹，上部有伞房状花序分枝，全部茎枝被稀疏的短糙毛及卷毛。基生叶全形倒披针形、长椭圆形，长15-20厘米，宽约8厘米，羽状全裂，有长5-8厘米的叶柄；侧裂片8-11对，长椭圆形至宽线形、长倒披针形或匙形，边缘全缘，无锯齿，中上部侧裂片较大，宽6-8毫米，向下侧裂片渐小，顶裂片通常比侧裂片大，全缘，边缘无锯齿或有时有锯齿。茎生叶与基生叶同形并等样分裂，但渐小，下部茎叶有短柄。全部茎叶两面粗糙，两面被稠密的短糙毛及黄色小腺点及极稀疏的蛛丝毛。

头状花序少数或多数在茎枝顶端排成伞房花序或伞房状圆锥花序。总苞卵形或碗状，直径1.5-2厘米。总苞片7层，覆瓦状排列，向内层渐长，质地坚硬，外层宽卵形，包括附属物长4-8毫米，宽3-4.5毫米；中层长卵形、椭圆状卵形，包括附属物长1-1.3厘米，宽约5毫米；内层宽披针形，包括附属物长1.5厘米，宽3毫米。中外层外面被稀疏蛛丝毛。全部苞片顶端有膜质附属物，附属物暗褐色或褐色，顶端有短针刺，针刺长达0.5毫米，边缘有缘毛状锯齿，附片沿苞片下延成缘毛状锯齿，全部缘毛状锯齿长达2毫米。边花无性，不增大，盘花两性，全部小花紫色。

瘦果椭圆形，压扁，淡白色，长4毫米，宽2毫米，被稀疏的柔毛，两面各有1条细脉纹。冠毛2列，外列多层，向内层渐长，长达8毫米，毛状，边缘锯齿状，内列冠毛1层，膜片状，极短。全部冠毛刚毛和冠毛膜片浅黄色或淡白色。花果期6-9月。​