Сивец луговой — многолетнее травянистое растение высотой от 15 до 90 см[10][11] (по другим данным, от 30 до 180 см[12]).
Корневище короткое[11], косое, с многочисленными толстыми корнями[12].
Стебель прямостоячий, простой, реже в верхней части ветвистый, внизу голый или оттопыренно волосистый, вверху покрыт прижатыми волосками[12]. Один из опылителей сивца — дневная бабочка павлиний глаз
Отцветшее соцветие.
Нижние листья — в розетке, немного кожистые, эллиптические или продолговатые (обратноланцетные), постепенно сужающиеся в черешок[11]. Стеблевые листья — супротивные, сидячие, со сросшимися в короткое влагалище черешками, сверху блестящие[12], продолговатые, в количестве двух или трёх пар[13]; именно по форме стеблевых листьев можно отличить сивец от короставника полевого (Knautia arvensis), у которого листья перистораздельные[10].
Цветки — с голубоватым или беловатым венчиком; собраны в полушаровидные головки, внешне похожие на корзинки растений семейства Астровые (Сложноцветные)[14]. Соцветия — на длинных цветоносах; обёртки соцветий двурядные, с травянистыми листочками. Прицветники длиннее бутонов[11], эллиптические, плёнчатые[12].
Все цветки в соцветии более или менее одинаковые (в отличие от короставника, у которого краевые цветки увеличены).
Венчик снаружи опушённый[12], трубчатый, в отгибе четырёхлопастный. Тычинок четыре. Гинецей — из двух плодолистиков; завязь — нижняя, одногнёздная[14].
Время цветения в европейской части России — в августе-сентябре[10], в более южных районах (например, в Абхазии) — в августе-октябре[13].
Одной из особенностью сивца является то, что на одном растении имеются соцветия разных типов: верхнее соцветие является обоеполым, боковые же, более мелкие соцветия, — функционально женские (на ранних этапах их развития у тычинок происходит дегенерация пыльников). В обоеполых цветках в мужской фазе цветения пыльники выносятся далеко за пределы венчика, рыльца же остаются в пределах цветка; в женской фазе пыльники большей частью облетают, столбики же вытягиваются и оказываются за пределами венчика[14].
Сивец, как и другие ворсянковые, — энтомофильные растения, в качестве опылителей выступают мухи, шмели, бабочки и другие насекомые. Их привлекает как нектар, который собирается в нижней части венчика, так и пыльца.
Плод — семянка. При плодах — так называемая «внешняя чашечка»: густо опушённая, с восемью продольными рёбрами, из которых четыре заканчиваются короткими остроконечиями.
Семя — с тонкой кожурой и маслянистым эндоспермом; зародыш зелёный, хорошо дифференцированный, прямой, с мясистыми семядолями.
Поскольку у сивца прицветные чешуи не затвердевают, а обёрточка и чашечка не разрастаются, плоды при покачивании стеблей осыпаются на землю. С земли их поедают птицы и грызуны, способствуя их распространению, так как не все плоды перевариваются.
