百日菊是一年生草本植物。茎直立，高30-100厘米，被糙毛或长硬毛。叶宽卵圆形或长圆状椭圆形，长5-10厘米，宽2.5-5厘米，基部稍心形抱茎，两面粗糙，下面被密的短糙毛，基出三脉。

头状花序径5-6.5厘米，单生枝端，无中空肥厚的花序梗。总苞宽钟状；总苞片多层，宽卵形或卵状椭圆形，外层长约5毫米，内层长约10毫米，边缘黑色。托片上端有延伸的附片；附片紫红色，流苏状三角形。舌状花深红色、玫瑰色、紫堇色或白色，舌片倒卵圆形，先端2-3齿裂或全缘，上面被短毛，下面被长柔毛。管状花黄色或橙色，长7-8毫米，先端裂片卵状披针形，上面被黄褐色密茸毛。

雌花瘦果倒卵圆形，长6-7毫米，宽4-5毫米，扁平，腹面正中和两侧边缘各有1棱，顶端截形，基部狭窄，被密毛；管状花瘦果倒卵状楔形，长7-8毫米，宽3.5-4毫米，极扁，被疏毛，顶端有短齿。

有单瓣、重瓣、卷叶、皱叶和各种不同颜色的园艺品种。花期6-9月，果期7-10月。