Астрофитум звездчатый кактус невысокий, шаровидный, немного приплюснутый, в диаметре достигает от десяти до двадцати пяти сантиметров, однако в природе он намного крупнее. Стебель у кактуса травянисто-зеленый или темно-зеленый, покрыт крупными хлопьевидными крапмнами до пяти миллиметров в диаметре.
Боковые побеги, также как и колючки, отсутствуют. Ареолы крупные, круглые, беловато-серые, слегка вдавленные. Ребра плоские, широкие, разделены тонкими бороздками. Количество ребер может варьироваться от шести до десяти, но их как правило восемь штук.
Цветки соломенно-желтые, с ржаво-коричневым или карминно-красным зевом, в диаметре достигают шести сантиметров, появляются из верхушки растения. Плоды серовато-красные.
