Семейство — астровые (сложноцветные). Многолетний корнеотпрысковый сорняк.
Распространен повсеместно. Засоряет яровые зерновые, пропашные и технические культуры, сады.
Семядоли короткоовальные, длиной 5–7 мм, шириной 3–5 мм, на коротких черешках. Первый лист продолговато-обратнояйцевидный, кверху расширенный и на верхушке закругленный, по краю с мелкими зубчиками, заметными в нижней части листа. Второй лист выемчато-зубчатый. Количество зубчиков больше, чем у первого листа. Он становится колючевыемчато-зубчатым. В первый год прорастания семян образуются розетки листьев и тонкий главный корень, который разрастается и может достичь глубины 150 см, от него отходят горизонтальные корни с репродуктивными почками, из которых развиваются надземные стебли.
Главный корень сильно развит, имеет горизонтальные, длинные, шнуровидные, очень крупные боковые корни, дающие большое количество придаточных почек. Осот полевой — сорняк с радиально расположенной корневой системой. В отличие от осота розового, корневая система осота полевого располагается ближе к поверхности почвы. От главного корня отходят длинные горизонтальные корни, залегающие на глубине 6–15 см. Стебли прямые, ветвистые, слегка покрытые волосками, высотой до 1,2 м. Листья длинные, сверху блестящие, снизу тусклые, перисто-надрезные, колючезубчатые, сидячие, стеблеобъемлющие. Стебли и листья содержат млечный сок.
Цветки собраны в крупные кувшинчатые корзинки. Наружные листочки обертки корзинок ланцетные и короче внутренних. Цветки язычковые, желтые. Растение цветет с июня до глубокой осени.
Плоды овальные или яйцевидной формы сплюснутые семянки 2,5–3 мм длиной, 0,75–1,25 мм шириной, до 0,5 мм толщиной, темно-бурого цвета, с белой летучкой из волосков, хорошо распространяются ветром. Масса 1000 семян около 0,5 г. Одно растение дает до 20000 семян, которые легко переносятся ветром, прорастают с глубины до 12 см и сохраняют жизнеспособность до 5 лет.
