Der Bockshornklee wächst als einjährige krautige Pflanze, die eine Wuchshöhe von 30 bis 80 Zentimeter erreicht. Sie bildet eine lange Pfahlwurzel und faserige Seitenwurzeln aus. Die aufrechten, runden Stängel sind verzweigt.
Die kleeartigen Laubblätter sind in Blattstiel und geteilte Blattspreite gegliedert. Die Blattstiele sind 6 bis 15 mm lang. Die drei gleichen, länglich-verkehrt-eiförmig, eiförmigen bis länglich-elliptischen Blättchen weisen eine Länge von 1,5 bis 4 cm und eine Breite von 0,4 bis 1,5 cm auf. Die Ränder der Blättchen sind von der Hälfte an bis zu den Enden gesägt. Die einfachen, häutigen Nebenblätter sind mit der Basis des Blattstieles verwachsen.
Die Blütezeit reicht von April bis Juli. Die Blüten stehen einzeln oder in Paaren an kurzen Stielen in den Blattachseln. Die zygomorphen Blüten sind klein mit doppeltem Perianth. Der behaarte Kelch ist 7 bis 8 mm lang. Die 13 bis 18 mm langen Blütenkronblätter sind cremefarben bis hell gelblich-weiß und am Grunde hellviolett. Das behaarte Fruchtblatt enthält viele Samenanlagen.
Der Bockshornklee bildet lange, schmale, hornförmige Hülsenfrüchte, die eine Länge von 7 bis 12 cm und eine Breite von 0,4 bis 0,5 cm aufweisen. Sie gaben der Pflanze den Namen. In ihnen befinden sich 10 bis 20 Samen. Die harten, länglich-eiförmigen Samen sind von einer zähen Haut umgeben. Sie sind ockergelb bis hellbraun, manchmal auch mit leicht rötlichen oder grünlichen Schattierungen, und weisen eine Länge von 3 bis 5 mm und einen Durchmesser von 2 bis 3 mm auf. Beim Zerreiben verströmen die Samen einen intensiven Geruch. Die Früchte reifen von Juli bis September.
Die gesamte Pflanze hat einen starken Geruch. Der Bockshornklee bevorzugt Standorte mit viel Sonnenlicht und eher lehmigem Boden. Er toleriert auch eine hohe Bodenversalzung und Trockenheit.
Die Chromosomenzahl beträgt 2n = 16.
