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多年生的茴香草本，高40至200厘米，全株表面有粉霜，無毛，具強烈香氣，莖直立，光滑，灰綠色或蒼白色，有分枝。三至四回羽狀復葉， 最終小葉片線形，長4-40毫米，寬約0.5毫米；葉柄長約14厘米，基部成鞘狀抱莖，復傘形花序頂生；總花梗長4-25厘米，總苞和小苞片均缺；傘輻8-20個，不等長；花小，黃色；無萼齒；花瓣45，寬卵形，上部向內卷曲，微凹；雄蕊5枚，長于花瓣，子房下位，2室，花柱2個，又懸果長圓形，有5條隆起的棱；
小茴香為長日照、半耐寒、耐早、喜冷涼的雙子葉春性作物，較耐旱但不耐澇，常規株高30至55厘米，莖稈呈假二杈分枝。葉互生，葉片三出式全裂葉，有狹披針形葉鞘。傘形花序直徑1～2厘米，白色或藍白色，有5至7朵單花，雙懸果呈長圓卵形，長5至8毫米，寬2至3毫米，內含兩粒略帶黃色的種子。
