Geel walstro is een rechtopstaande of bodembedekkende plant. Doordat de ronde stengels vier ribben hebben, lijken ze vierkant. De plant vormt kransen van acht tot twaalf bladeren. Deze zijn lijnvormig en hebben een lengte van 0,6-1,2 cm. De bladranden zijn omgerold. De bovenzijde is donkergroen en glanzend; de onderzijde is bleker.

De bloem is goudgeel of citroengeel en heeft een grootte van 2-4 mm. De kroonslippen hebben een fijne stekpunt en een omgerolde rand. De onderzijde van de bloem is behaard. De bloemen hebben een honingachtige geur. De bloeiwijze is een pluim. De bloemen vormen bijschermen die samen een soort pluim vormen. De soort bloeit van juni tot de herfst. De vrucht is een tweedelige splitvrucht die onbehaard is en 1-1,5 mm lang wordt. De rijpheid van de vruchten is te controleren aan de hand van de kleur: zodra deze zwart is, is de vrucht rijp.