根莖為不規則結節狀拳形團塊，直徑1.5-7cm。表面黃褐色至黃棕色，粗糙皺縮，有多數平行隆起的輪節;頂端有類圓形凹窩狀莖痕，下側及輪節上有多數細小的瘤狀根痕。質堅實，不易折斷，斷面黃白色或灰黃，具波狀環紋形成層，全體散有黃棕色油點。香氣濃郁而特殘，味苦，辛，微回甜，有麻舌感。以個大飽滿、質堅實、斷面色黃白、油性大、香氣濃者為佳。
顯微鑑別
川芎 根莖橫切面：木栓層為10餘列木栓細胞。皮層狹窄。韌皮部寬廣，散有根主跡維管束。形成層環波狀或不規則多角形。木質部不規則多角形。木質部導管多角形或類圓形，大多單列或排成“V”開，偶有木纖維束。髓部較大。薄壁組織散有多數油室，類圓形、橢圓形或不規則形，淡橫棕色，近形成層的油室小。薄壁細胞富含澱粉粒，有的含草酸鈣結晶。
粉末特徵：淡黃棕色或灰棕色。
① 澱粉粒單粒橢圓形、長圓形、類圓形、卵圓形或腎形，直徑5-16μm。長約21μm，臍點點狀、長縫狀或人字狀;復粒由2-4粒組成。
② 草酸鈣結晶呈類圓形團塊或圓簇狀，直徑10-25μm。
③ 木栓細胞深黃棕色，常多層重疊，表面觀呈多角形，壁薄。
④ 油室多破碎，分泌細胞含有較多的油滴。
⑤ 導管多為螺紋導管，有的螺紋導管增厚壁相互聯結，億網狀螺紋導管。亦有網紋、梯紋及具緣孔導管，直徑14-50μm。
