主根明显，入土不深，根茎2/3分布在30厘米深表土层中，侧根发达。根瘤多。茎圆，中空，直立或斜上，长90～150厘米，分枝力强，一般有10～15个，多者可达30个，开花前形成强大的株丛。掌状三出复叶。聚生于叶柄顶端；叶柄长3～10厘米，小叶卵形或长椭圆形，长3～6厘米，宽2～3.5厘米，基部稍宽，先端较狭，叶面有灰白色倒“V”形斑纹、全缘；托叶膜质，较大，长约2厘米，有紫色脉纹，大部连于叶柄，先端尖锐分出；茎叶各部均具茸毛。头形总状花序，聚生枝稍或腋生小花梗上，小花众多，常有35～150朵，红色或淡紫红色，异花受粉。萼片膜质，有毛，钟形，有尖齿5枚，1枚较长。荚小，横裂，每荚含种子1粒，肾形或椭圆形或近似三角形，黄褐色或紫色，千粒重1.5～2克。
红三叶是豆科三叶草属多年生牧草，直根系，主根入土不深，侧根发达，多分布在0～30cm土层，分枝力强，长日照植物，10月上旬开花，7月上旬种子成熟，全生育期220～230天。红三叶喜温暖湿润气候，夏天不太热，冬天又不太冷的地区。最适气温在15～25℃，超过35℃，或低于-15℃都会使红三叶致死，冬季-8℃左右可以越冬，而超过35℃则难越夏。要求降雨量在1000～2000mm。不耐干旱，对土壤要求也较严格，pH6～7时最适宜生长，pH值低于6则应施用石灰调解土壤的酸度，红三叶不耐涝，要种植在排水良好的地块。