三色堇茎高10至40cm，全株光滑。地上茎较粗，直立或稍倾斜，有棱，单一或多分枝。基生叶叶片长卵形或披针形，具长柄；茎生叶叶片卵形、长圆状圆形或长圆状披针形，先端圆或钝，基部圆，边缘具稀疏的圆齿或钝锯齿，上部叶叶柄较长，下部者较短；托叶大型，叶状，羽状深裂，长1至4cm。
三色堇花大，直径约3.5至6cm，每个茎上有3至10朵；花梗稍粗，单生叶腋，上部具2枚对生的小苞片；小苞片极小，卵状三角形；萼片绿色，长圆状披针形，长1.2至2.2cm，宽3至5mm，先端尖，边缘狭膜质，基部附属物发达，长3至6mm，边缘不整齐；子房无毛，花柱短，基部明显膝曲，柱头膨大，呈球状，前方具较大的柱头孔。蒴果椭圆形，长8至12mm。三色堇，较耐寒，喜凉爽，喜阳光，在昼温15至25℃、夜温3至5℃的条件下发育良好。
