Многолетнее наземное розеточное травянистое растение, кошачья лапка двудомная, имеет тонкое, горизонтальное, деревянистое корневище с тонкими корнями. Прямые, простые, беловойлочные, цветоносные стебли кошачьей лапки двудомной достигают высоты 30 см и бывают чаще одиночными, но иногда у растения вырастает и несколько стеблей. Многочисленные, распростертые побеги кошачьей лапки образуют коврики-дерновники, на их верхушках расположены скрученные розетки листьев. Прикорневые тупые, лопатчатые листья растения голые и зеленые сверху, а с нижней стороны беловойлочные, достигают в длину 50 мм, а в ширину – 10 мм, к основанию постепенно сужаются в черешок. Стеблевых листьев у растения бывает от 5 до 10. Они беловойлочные с обеих сторон, сидячие, прижатые к стеблю, продолговато-ланцетные или линейные, с остроконечной верхушкой.
Корзинок у кошачьей лапки от 3 до 15, они расположены на белоопушенных коротких цветоносах и достигают 6 мм в ширину. Корзинки собраны в зонтиковидные соцветия. Листочки обвертки у цветков разные: женские – розовые, мужские - белые, в нижней половине все корзинки светло-зеленые, вверху перепончатые, самые наружные у основания слабовойлочные, черепитчатые, многорядные. Мелкие пестичные цветки также розоватые или беловатые, около 5 мм в длину с тонкотрубчатым венчиком. Формула цветка кошачьей лапки двудомной - *Ч5+5Л5Т∞П∞. Плоды – сухие семянки с хохолком.