黑紫向日葵是一年或多年生草本，通常高大，被短糙毛或白色硬毛。

叶对生，或上部或全部互生，有柄，常有离基三出脉。头状花序大或较大，单生或排列成伞房状，各有多数异形的小花，外围有一层无性的舌状花，中央有极多数结果实的两性花。总苞盘形或半球形；总苞片2至多层，膜质或叶质。花托平或稍凸起；托片折叠，包围两性花。舌状花的舌片开展，黄色；管状花的管部短，上部钟状，上端黄色、紫色或褐色，有5裂片。瘦果长圆形或倒卵圆形，稍扁或具4厚棱。冠毛膜片状，具2芒、有时附有2-4个较短的芒刺，脱落。