ฟ้าทลายโจรเป็นไม้ล้มลุก ลำต้นตั้งตรง สูงประมาณ 30 – 60 เซนติเมตร ส่วนตรงปลายกิ่งเป็นเหลี่ยม แตกกิ่งเล็กด้านข้างจำนวนมากลักษณะเป็นพุ่ม กิ่งก้านมีสีเขียว 

ใบ เป็นใบเดี่ยว ออกเรียงตรงข้ามกัน ลักษณะใบรูปไข่รียาว แคบโคนใบ และปลายใบแหลม ขอบใบเรียบ แผ่นใบเรียบเกลี้ยงมีสีเขียว 

ดอก ออกดอกเป็นช่อ ตามซอกใบและปลายกิ่ง ดอกมีขนาดเล็ก สีขาว กลีบรองดอกมี 5 กลีบ กลีบดอกมี 5 กลีบ โคนติดกันเป็นหลอดปลายแยกเป็น 2 ทาง กลีบล่างมี 2 อัน อับเกสรสีม่วงแดง และมีขนยาวๆ 

ผล คล้ายฝักต้อยติ่งแต่ผอมและมีขนาดเล็ก เมื่อฝักแก่จะแตกออกเป็น 2 ซีกอยู่บนต้น ซึ่งทำให้มองเห็นเมล็ดวางอยู่ในผลได้ชัด ปลายแหลม เมล็ดในสีน้ำตาลอ่อน