多年生草本。根粗壮，茎斜升或平卧，长30~60(100)厘米，多分枝。三出复叶，小叶倒披针形、倒卵形或长圆状倒卵形，边缘上部有锯齿。总状花序密集成头状，腋生，花黄色，蝶形。荚果稍扁，镰刀形，稀近于直立，长1~1.5毫米，被伏毛，含种子2~4粒。
黄花苜蓿营养价值高，适口性好，抗寒性极强，抗干旱、耐盐碱，在解决我国面临的蛋白质饲料缺乏、土壤肥力下降问题中，具有重要的地位和作用。
在中国东北及内蒙古东部地区，5月中旬萌发，7月初至中旬现蕾，7月至8月中旬开花，8月至9月中旬果实渐熟。黄花苜蓿为多年生轴根牧草。一般多呈开展的株丛，但也有直立的。主根发达。据观察，在干燥疏松的土壤上，主根可伸入土中2～3米；在盐碱土上，虽可生长，但根系入土不深，发育不良。分枝能力极强，每一株丛常可自根颈处萌生枝条20～50个。再生能力尚强，但远不及紫苜蓿，每年可刈割1～2次。黄花苜蓿喜稍湿润而肥沃的沙壤土。耐寒、耐风沙与干旱，其耐寒性比紫花苜蓿为强，在一般紫花苜蓿不能越冬的地方，本种皆可越冬生长。属于耐寒的旱中生植物。适应于年积温1700～2000℃及降水量350～450毫米的气候条件范围内。多见于平原、河滩、沟谷、丘陵间低地等低湿生境的草甸中，稀进入森林边缘。