Fjelltistel er en flerårig, opprett fint håret plante med opprett, ofte rødbrun stengel. Bladene er spredte, lansettformede, spredt tannete med bølgete kanter. Oversiden er mørkegrønn, mens undersiden er lyst filthårete.
Planten blomstrer i juli-september med 1.5-2 cm brede, 4-12 blomsterkurver i halvskjerm med blåfiolette blomster med blå støvknapper. Kurvene har finhårete dekkblader. Blomstene har en sterk duft av vanilje. Frukten er 4 mm lang med kort fjærfnokk.
Fjelltistel vokser i fuktig og frisk, gjerne kalkrik moldjord. Vi finner den i sumpskog, bekker og kildedrag, i myrkanter, veikanter, fjellbjørkeskoger og fjellenger.
Planten er vanlig i fjellet over hele landet. I Jotunheimen er den registrert i høyder på over 2000 moh, mens den i Nord-Norge og enkelte steder på Vestlandet også kan vokser helt ned til havet.