川牛膝呈细长圆柱形，挺直或稍弯曲，长15到70厘米，直径0.4到1厘米。

表面灰黄色或淡棕色，有微扭曲的细纵皱纹、排列稀疏的侧根痕和横长皮孔样的突起。质硬脆，易折断，受潮后变软，断面平坦，淡棕色，略呈角质样而油润，中心维管束木质部较大，黄白色，其外周散有多数黄白色点状维管束，断续排列成2到4轮。气微，味微甜而稍苦涩。续断呈圆柱形，略扁，有的微弯曲，长5到15厘米。