紫花地丁多年生草本，无地上茎，高4-14厘米，果期高可达20余厘米。根状茎短，垂直，淡褐 色，长4-13毫米，粗2-7毫米，节密生，有数条淡褐色或近白色的细根。叶多数，基生，莲座状；叶片下部者通常较小，呈三角状卵形或狭卵形，上部者较长，呈长圆形、狭卵状披针形或长圆状卵形，长1.5-4厘米，宽0.5-1厘米，先端圆钝，基部截形或楔形，稀微心形，边缘具较平的圆齿，两面无毛或被细短毛，有时仅下面沿叶脉被短毛，果期叶片增大，长可达10余厘米，宽可达4厘米；叶柄在花期通常长于叶片1-2倍，上部具极狭的翅，果期长可达10余厘米，上部具较宽之翅，无毛或被细短毛；托叶膜质，苍白色或淡绿色，长1.5-2.5厘米，2/3-4/5与叶柄合生，离生部分线状披针形，边缘疏生具腺体的流苏状细齿或近全缘。花中等大，紫堇色或淡紫色，稀呈白色，喉部色较淡并带有紫色条纹；紫花地丁花梗通常多数细弱，与叶片等长或高出于叶片，无毛或有短毛，中部附近有2枚线形小苞片；萼片卵状披针形或披针形，长5-7毫米，先端渐尖，基部附属物短，长1-1.5毫米，末端圆或截形，边缘具膜质白边，无毛或有短毛；花瓣倒卵形或长圆状倒卵形，侧方花瓣长，1-1.2厘米，里面无毛或有须毛，下方花瓣连距长1.3-2厘米，里面有紫色脉纹；距细管状，长4-8毫米，末端圆；花药长约2毫米，药隔顶部的附属物长约1.5毫米，下方2枚雄蕊背部的距细管状，长4-6毫米，末端稍细；子房卵形，无毛，花柱棍棒状，比子房稍长，基部稍膝曲，柱头三角形，两侧及后方稍增厚成微隆起的缘边，顶部略平，前方具短喙。蒴果长圆形，长5-12毫米，无毛；种子卵球形，长1.8毫米，淡黄色。花果期4月中下旬至9月。