鐵海棠是蔓生灌木植物。莖多分枝，長60-100厘米，直徑5-10毫米，具縱棱，密生硬而尖的錐狀刺，刺長1-1.5 (2.0)厘米，直徑0.5-1.0 毫米，常呈3-5列排列于棱脊上，呈旋轉(zhuǎn)。

葉互生，通常集中于嫩枝上，倒卵形或長圓狀匙形，長1.5-5.0 厘米，寬0.8-1.8厘米，先端圓，具小尖頭，基部漸狹，全緣；無柄或近無柄；托葉鉆形，長3-4毫米，極細(xì)，早落。

花序2. 4或8個組成二歧狀復(fù)花序，生于枝上部葉腋；復(fù)序具柄，長4-7厘米；每個花序基部具6-10毫米長的柄，柄基部具1枚膜質(zhì)苞片，長1-3毫米，寬1-2毫米，上部近平截，邊緣具微小的紅色尖頭；苞葉2枚，腎圓形，長8-10毫米，寬12-14毫米，先端圓且具小尖頭，其部漸狹，無柄，上面鮮紅色，下面淡紅色，緊貼花序；總苞鐘狀，高3-4毫米，直徑3.5-4.0 毫米，邊緣5裂，裂片琴形，上部具流蘇狀長毛，且內(nèi)彎；腺體5枚，腎圓形，長約1毫米，寬約2毫米，黃紅色。雄花數(shù)枚；苞片絲狀，先端具柔毛；雌花1枚，常不伸出總苞外；子房光滑無毛，常包于總苞內(nèi)；花柱3，中部以下合生；柱頭2裂。

蒴果三棱狀卵形，長約3. 5毫米，直徑約4毫米，平滑無毛，成熟時分裂為3個分果爿。種子卵柱狀，長約2.5毫米，直徑約2毫米，灰褐色，具微小的疣點；無種阜。花果期全年。