Kattehale er en opretstående, flerårig urt med lancetformede, helrandede blade, der enten sidder kransstillet eller modsatte langs den kantede og fint hårede stængel. Bladene er mørkegrønne og glatte på oversiden, mens undersiden er lysere og svagt håret. Planten udvikler en kraftig, kort jordstængel, der forvedder, og et omfattende rodnet af trævlerødder, som gør den robust og flerårig.
Blomsterne er purpurrøde og lidt lasede i spidsen af kronbladene. De sidder tæt samlet i et endestillet aks og består af mange små, men talrige blomster, der lyser op i sommerens sidste halvdel.