蓝色矢车菊是一年生或二年生草本植物，高30-70厘米或更高，直立，自中部分枝，极少不分枝。全部茎枝灰白色，被薄蛛丝状卷毛。基生叶及下部茎叶长椭圆状倒披针形或披针形，不分裂，边缘全缘无锯齿或边缘疏锯齿至大头羽状分裂，侧裂片1-3对，长椭圆状披针形、线状披针形或线形，边缘全缘无锯齿，顶裂片较大，长椭圆状倒披针形或披针形，边缘有小锯齿。中部茎叶线形、宽线形或线状披针形，长4-9厘米，宽4-8毫米，顶端渐尖，基部楔状，无叶柄边缘全缘无锯齿，上部茎叶与中部茎叶同形，但渐小。全部茎叶两面异色或近异色，上面绿色或灰绿色，被稀疏蛛丝毛或脱毛，卞面灰白色，被薄绒毛。[4] 头状花序多数或少数在茎枝顶端排成伞房花序或圆锥花序。总苞椭圆状，直径1-1.5厘米，有稀疏蛛丝毛。总苞片约7层，全部总苞片由外向内椭圆形、长椭圆形，外层与中层包括顶端附属物长3-6毫米，宽2-4毫米，内层包括顶端附属物长1-11厘米，宽3-4毫米。全部苞片顶端有浅褐色或白色的附属物，中外层的附属物较大，内层的附属物较大，全部附属物沿苞片短下延，边缘流苏状锯齿。边花增大，超长于中央盘花，蓝色或紫色，檐部5-8裂，盘花浅蓝色或红色。[4] 瘦果椭圆形，长3毫米，宽1.5毫米，有细条纹，被稀疏的白色柔毛。冠毛白色或浅土红色，2列，外列多层，向内层渐长，长达3毫米，内列1层，极短；全部冠毛刚毛毛状。花果期2-8月。[4]