Это многолетнее травянистое растение образует компактные мощные кусты высотой до 120 см. Побеги многолетника прямостоячие, жесткие, со временем полегают. У основания они слегка разветвленные.
Листья у этого вида тысячелистника перисто-рассеченные. По краю пластин присутствуют зубья.
Причем их размер увеличивается ближе к верхушке. Листья сидячего типа, расположены поочередно на побегах. Окрас пластин серо-зеленый. Длина листьев достигает 6-10 см, а ширина составляет 0,5-1 см.
Корневая система у тысячелистника таволгового поверхностная, ползучая. Она состоит из многочисленных мочковатых корней и подземных побегов. Со временем растение способно сильно разрастаться, подавляя развитие соседствующих культур.
Верхушки побегов тысячелистника таволгового венчают щитковидные соцветия. Они состоят из нескольких корзинок. Диаметр соцветий достигает 13 см. Оттенок бутонов желтый. Причем окрас может меняться от бледного к насыщенному. Краевые цветы в корзинках золотистые, а центральные трубчатые – желтые.