红豆草为多年生草本植物，寿命2～7年或7年以上。根系强大，主根入土深度达3米以上，侧根发达，根瘤多。其分枝自根颈或叶腋处生出，茎直立，圆柱形，粗壮，中空，具纵条棱，绿色或紫红色，疏生短毛，株高60～80厘米。奇数羽状复叶，有小叶13～27片，小叶长
椭圆形。穗状总状花序，花瓣红色至深红色，也有粉红色的。荚果半圆形，扁平，褐色，有凸起网纹，边缘有锯齿，成熟时不开裂，内含种子1粒。种子肾形，光滑，暗褐色，干粒重16.2克，带荚种子千粒重21克。
红豆草喜温暖干燥气候，抗旱性强，抗旱能力超过紫花苜蓿，但抗寒能力不及紫花苜蓿。在年均温12,～13℃，年降水量350～500毫米的地区生长最好，在年降水量200毫米的地区雨季播种或在冬灌地春播，仍生长旺盛。但在冬季最低温-20c以下、无积雪地区，不易安全越冬。
红豆草对环境要求不甚严格，最适宜生长在富含石灰质的土壤上，也能在干燥瘠薄的砂砾土、沙土、白垩土等土壤上良好生长，但不宜栽培在酸性土、柱状碱土和地下水位高的地区。在重黏土中生长不如红三叶和紫花苜蓿好。
红豆草根瘤菌寿命较短，固氮活性较差，但红豆草根瘤数量大。因此，单位面积单位时间内固定的氮素并不比苜蓿少。通过固氮作用增加土壤养分，改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成。
