C’est un petit ligneux buissonnant, pouvant atteindre 40 cm de hauteur. Il possède de petites feuilles recourbées, aux bords de couleur vert foncé, qui sont recouvertes de poils et de trichomes.
Le polymorphisme chimique de Thymus vulgaris a été initié par Granger et al. en 1963. Entre 1971 et 1986, Passet, Granger et Vernet et al. identifient six chémotypes de thym; il s’agit du géraniol, de l’α-terpinéol, du thuyanol, du linalol, du carvacrol et du thymol.