根茎为不规则结节状拳形团块，直径1.5-7cm。表面黄褐色至黄棕色，粗糙皱缩，有多数平行隆起的轮节;顶端有类圆形凹窝状茎痕，下侧及轮节上有多数细小的瘤状根痕。质坚实，不易折断，断面黄白色或灰黄，具波状环纹形成层，全体散有黄棕色油点。香气浓郁而特残，味苦，辛，微回甜，有麻舌感。以个大饱满、质坚实、断面色黄白、油性大、香气浓者为佳。
显微鉴别
川芎 根茎横切面：木栓层为10余列木栓细胞。皮层狭窄。韧皮部宽广，散有根主迹维管束。形成层环波状或不规则多角形。木质部不规则多角形。木质部导管多角形或类圆形，大多单列或排成“V”开，偶有木纤维束。髓部较大。薄壁组织散有多数油室，类圆形、椭圆形或不规则形，淡横棕色，近形成层的油室小。薄壁细胞富含淀粉粒，有的含草酸钙结晶。
粉末特征：淡黄棕色或灰棕色。
① 淀粉粒单粒椭圆形、长圆形、类圆形、卵圆形或肾形，直径5-16μm。长约21μm，脐点点状、长缝状或人字状;复粒由2-4粒组成。
② 草酸钙结晶呈类圆形团块或圆簇状，直径10-25μm。
③ 木栓细胞深黄棕色，常多层重叠，表面观呈多角形，壁薄。
④ 油室多破碎，分泌细胞含有较多的油滴。
⑤ 导管多为螺纹导管，有的螺纹导管增厚壁相互联结，亿网状螺纹导管。亦有网纹、梯纹及具缘孔导管，直径14-50μm。
