Многолетнее травянистое растение или полукустарничек высотой 15-40 см, опушённое сероватыми щетинистыми волосками, с прямостоячими крепкими цветоносными стеблями, древеснеющими в основании, и многочисленными бесплодными побегами. Листья очередные, линейные или ланцетно-линейные, длиной 3-5 см и шириной до 5 мм, сероватые от прижатых щетинок, сидящих на бугорках, со слегка завёрнутыми краями. Цветки довольно крупные, длиной около 2 см, струбчато-колокольчатым желтовато-белым венчиком, собраны в вильчатые соцветия, состоящие из двух завитков. Плоды тёмно-серые. Цветёт в мае-сентябре, плоды созревают в июне-октябре.
Ареал вида не выходит за пределы степной зоны европейской части России и Южной Сибири. В Средней России произрастает в чернозёмной полосе, в областях Нечерноземья встречается крайне редко.Растёт на каменистых участках в степи, по известняковым и меловым выходам.
В степях Воронежской области, да и то редко, встречается Оносма разноцветная—дву-, реже многолетнее растение столстоватыми стеблями высотой 60-80 см, жёстко щетинисто-опушёнными. Листья у неё линейные; часть из них более крупные, с длинными черешками, собраны в прикорневую розетку; стеблевые листья очередные, более мелкие. Цветки в небольших густых соцветиях-завитках. Венчики синие, фиолетовые, иногда почти чёрные, реже желтова-1ые. У неё небольшой ареал, занимающий степную зону Европейской России и прилежащие районы Западной Сибири и Северного Казахстана.
В южных областях изредка встречается сходный вид Оносма красильная с жёлтым или буроватым венчиком.
