日本多花筋骨草的形態特征，多年生草本。莖直立，不分枝，高6-20厘米，四棱形，密被灰白色綿毛狀長柔毛，幼嫩部分尤密。基生葉具柄，柄長0.7-2厘米，莖上部葉無柄；葉片均紙質，橢圓狀長圓形或橢圓狀卵圓形，長1.5-4厘米，寬1-1.5厘米，先端鈍或微急尖，基部楔狀下延，抱莖，邊緣有不甚明顯的波狀齒或波狀圓齒，具長柔毛狀緣毛，上面密被下面疏被柔毛狀糙伏毛，脈3或5出，兩面突起。

輪傘花序自莖中部向上漸靠近，至頂端呈一密集的穗狀聚傘花序；苞葉大，下部者與莖葉同形，向上漸小，呈披針形或卵形，漸變為全緣；花梗短，被柔毛。花萼寬鐘形，長5-7毫米，外面被綿毛狀長柔毛，以萼齒上毛密，內面無毛，萼齒5，整齊，鉆狀三角形，長為花萼的2/3，先端銳尖，具柔毛狀緣毛。花冠藍紫色或藍色，筒狀，長1-1.2厘米，內外兩面被微柔毛，內面近基部有毛環，冠檐二唇形，上唇短，直立，先端2裂，裂片圓形，下唇伸長，寬大，3裂，中裂片扇形，側裂片長圓形。雄蕊4，二強，伸出，微彎，花絲粗壯，具長柔毛。花柱細長，微彎，超出雄蕊，上部被疏柔毛，先端2淺裂，裂片細尖。花盤環狀，裂片不明顯，前面呈指狀膨大。子房頂端被微柔毛。