茎外形
三色堇的茎高10-40cm，全株光滑。地上茎较粗，直立或稍倾斜，有棱，单一或多分枝。
叶外形
三色堇为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1-4cm。
花外形
三色堇的花大，直径约3.5-6cm，每个茎上有3-10朵，通常每花有紫、白、黄三色；花梗稍粗，单生叶腋，上部具2枚对生的小苞片；小苞片较小，卵状三角形；萼片绿色，长圆状披针形，长1.2-2.2cm，宽3-5mm，先端尖，边缘狭膜质，基部附属物发达，长3-6mm，边缘不整齐；上方花瓣深紫堇色，侧方及下方花瓣均为三色，有紫色条纹，侧方花瓣里面基部密被须毛，下方花瓣距较细，长5-8mm；子房，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。
三色堇的花期4-7月。
果外形
三色堇的蒴果椭圆形，长8-12mm。。染色体数目不定，2n=20，26，42，46。
三色堇的果期5-8月。
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