ตาลปัตรหินเป็นไม้ล้มลุกหลายปี ลำต้นสั้นมาก ค่อนข้างอวบน้ำและเปราะบาง มักพบเป็นต้นเดี่ยว มีขนสีน้ำตาลหนาแน่น โคนต้นอวบหนาแตกเป็นแขนงใหญ่ แทรกตามซอกหิน ๑-๒ แขนง และมีรากแขนงแผ่ตามหิน
ใบเดี่ยว เรียงตรงข้ามสลับตั้งฉากแน่นชิดกัน ค่อนข้างแผ่เกือบอยู่ในระนาบเดียวกัน คล้ายเรียงเวียนเป็นกระจุกแบบกุหลาบซ้อน มี ๔-๗ ใบ รูปไข่กลับกว้างหรือรูปเกือบกลม กว้าง ๑.๕-๗ ซม. ยาว ๖-๑๒ ซม. ปลายมน โคนสอบเรียวหรือมน อาจพบคล้ายกึ่งใบก้นปิด ขอบค่อนข้างเรียบหรือหยักมนแผ่นใบหนาคล้ายแผ่นหนัง ด้านบนค่อนข้างเกลี้ยง มีลักษณะคล้ายมีนวลของพืชหรือคราบหินปูน ด้านล่างมีขนสีน้ำตาลหนาแน่น โดยเฉพาะตามเส้นกลางใบและเส้นใบย่อย เส้นกลางใบเป็นร่องตื้นทางด้านบน ส่วนใกล้โคนเป็นร่องไปถึงก้านใบ นูนเด่นชัดทางด้านล่าง เส้นแขนงใบด้านบนประมาณ ๖ เส้น เส้นใบย่อยแบบร่างแหละเอียด เห็นไม่ชัดทางด้านบน เห็นชัดทางด้านล่าง ก้านใบรูปทรงกระบอก ยาว ๐.๕-๓ ซม. มีขนสีน้ำตาลหนาแน่น
ช่อดอกแบบช่อกระจุกเชิงประกอบ มี ๑-๔ ช่อ ออกตามซอกใบใกล้ปลายยอด ยาว ๗-๑๒ ซม. ก้านช่อดอกรูปทรงกระบอกแคบ เรียว ใบประดับและใบประดับย่อยรูปขอบขนานแคบ มีขนาดเล็กและค่อนข้างสั้น ก้านดอกยาวประมาณ ๑ ซม. มีขนสีน้ำตาล กลีบเลี้ยงคล้ายรูปดาว โคนเชื่อมติดกันเล็กน้อย ปลายแยกเป็น ๕ แฉก แต่ละแฉกรูปไข่แคบหรือรูปขอบขนานแคบ ยาว ๑.๕-๓.๕ มม. ด้านนอกมีขน ด้านในเกลี้ยง ปลายแหลมหรือมน กลีบดอกสีม่วงอมฟ้า โคนเชื่อมติดกันคล้ายรูปถ้วย ยาวประมาณ ๕ มม. ปลายแยกเป็น ๕ แฉก แยกเป็น ๒ ซีก ซีกบน ๒ แฉก แต่ละแฉกรูปไข่กว้าง กว้างประมาณ ๔ มม. ยาวประมาณ ๒ มม. ปลายมน ซีกล่าง ๓ แฉก แฉกข้างรูปไข่กว้าง แฉกกลางรูปครึ่งวงกลม กว้างและยาว ๓-๓.๕ มม. ปลายมน เกสรเพศผู้ ๕ เกสร ที่สมบูรณ์มี ๒ เกสร อับเรณูรูปทรงรี กว้างประมาณ ๑ มม. ยาวประมาณ ๒ มม. ก้านชูอับเรณูรูปแถบ ยาวประมาณ ๓ มม. สีขาว เกสรเพศผู้ที่เหลืออีก ๓ เกสรเป็นหมันและลดรูปเหลือเพียงก้านชูอับเรณูเป็นติ่งสั้น รังไข่อยู่เหนือวงกลีบ ทรงรูปไข่ กว้างประมาณ ๑.๒ มม. ยาวประมาณ ๙ มม. ค่อนข้างเกลี้ยง มี ๒ ช่อง แต่ละช่องมีออวุลขนาดเล็กจำนวนมาก ก้านยอดเกสรเพศเมียค่อนข้างสั้น สีขาว ยอดเกสรเพศเมียเป็นตุ่ม
ผลแบบผลแห้งแตก รูปทรงกระบอกแคบ กว้าง ๒-๓ มม. ยาว ๑.๕-๒.๕ ซม. บิดเป็นเกลียวห่าง สีเขียวเข้ม เมื่อแก่เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลอมดำ มีกลีบเลี้ยงติดทนหุ้มอยู่ที่โคน เมล็ดขนาดเล็ก รูปคล้ายกระสวย สีน้ำตาล มีจำนวนมาก
ตาลปัตรหินมีเขตการกระจายพันธุ์ในประเทศไทยทางภาคเหนือ พบตามหน้าผาหินปูนที่มีความชื้นสูงและค่อนข้างเปิด ที่สูงจากระดับทะเลปานกลาง ๑,๐๐๐-๑,๕๐๐ ม. ออกดอกเดือนกรกฎาคมถึงสิงหาคม เป็นผลเดือนสิงหาคมถึงกันยายน ในต่างประเทศพบที่เมียนมาและจีน.