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黑紫向日葵的叶子对生，有时上部或是全部互生，它的叶子长有叶柄，通常在离开基部后有三出脉。
黑紫向日葵的花朵为头状花序，花朵单生或排列成伞房状，花序内长有很多形状各异的小花，外围长有一层无性的舌状花，在中央长有多数能结果实的两性花。舌状花的花朵是展开的，颜色呈黄色；管状花的管部很短，上部呈钟状，上端呈黄色、紫色或是褐色，具有5枚裂片。
瘦果长圆形或是倒卵圆形，稍扁或具有4条厚棱。
