藍色矢車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，極少不分枝。全部莖枝灰白色，被薄蛛絲狀卷毛。基生葉及下部莖葉長橢圓狀倒披針形或披針形，不分裂，邊緣全緣無鋸齒或邊緣疏鋸齒至大頭羽狀分裂，側裂片1-3對，長橢圓狀披針形、線狀披針形或線形，邊緣全緣無鋸齒，頂裂片較大，長橢圓狀倒披針形或披針形，邊緣有小鋸齒。中部莖葉線形、寬線形或線狀披針形，長4-9厘米，寬4-8毫米，頂端漸尖，基部楔狀，無葉柄邊緣全緣無鋸齒，上部莖葉與中部莖葉同形，但漸小。全部莖葉兩面異色或近異色，上面綠色或灰綠色，被稀疏蛛絲毛或脫毛，卞面灰白色，被薄絨毛。[4] 頭狀花序多數或少數在莖枝頂端排成傘房花序或圓錐花序。總苞橢圓狀，直徑1-1.5厘米，有稀疏蛛絲毛。總苞片約7層，全部總苞片由外向內橢圓形、長橢圓形，外層與中層包括頂端附屬物長3-6毫米，寬2-4毫米，內層包括頂端附屬物長1-11厘米，寬3-4毫米。全部苞片頂端有淺褐色或白色的附屬物，中外層的附屬物較大，內層的附屬物較大，全部附屬物沿苞片短下延，邊緣流蘇狀鋸齒。邊花增大，超長于中央盤花，藍色或紫色，檐部5-8裂，盤花淺藍色或紅色。[4] 瘦果橢圓形，長3毫米，寬1.5毫米，有細條紋，被稀疏的白色柔毛。冠毛白色或淺土紅色，2列，外列多層，向內層漸長，長達3毫米，內列1層，極短；全部冠毛剛毛毛狀。花果期2-8月。[4]