威靈仙的顯微特徵主要包括：
根橫切面。最外層為後生皮層，由棕色木栓化細胞組成；皮層偶見石細胞；內皮層明顯；形成層呈多角形環，內外側偶有一至數個異型維管束；木質部導管多單列或略呈「V」字形排列；中央髓明顯，呈不規則的長圓錐形，表面極皺縮。
根表皮。由1至2列扁平細胞組成，細胞外壁增厚，直徑約為10至16微米，為棕黑色；皮層寬闊，由14至18層薄壁細胞組成，約占根橫切面直徑的1/2至2/3，細胞間隙大；內皮層明顯，可見凱氏點；韌皮部寬闊，細胞多為頹廢狀，外側可能含有石細胞和纖維束；木質部為二原型，導管為圓形或三輪列狀，單個散在或多個成群，排列無規律。
根莖。表面淡棕黃色至棕褐色，皮部常脫裂而呈纖維狀，節隆起，頂端常殘留木質莖基；質較堅韌，斷面纖維性；根表面棕褐色或黑褐色，有細縱紋，有時皮部脫落而露出淡黃色木部；質硬脆，易折斷，斷麵皮部較寬，與木部間常有裂隙。