La valeriana es una hierba anual que puede medir hasta 70 cm y es glabra (sin pelos), de color verde o rojiza. Sus tallos son erectos y simples o ramificados en la base.

Las hojas basales son pecioladas y con el margen de entero a serrado. Por otra parte, las hojas caulinares (del resto del tallo) inferiores y medias son pecioladas y divididas, mientras que las superiores son sésiles (sin peciolo), también divididas. Esta diferencia en sus hojas hace que sea difícil confundirla con otras plantas.

Las inflorescencias constan de múltiples pequeños tallos que terminan en flores y tienen forma de racimo. Los pétalos son de color rosado o blanquecino. Florece de marzo a mayo.

El fruto es un aquenio, un tipo de fruto seco, glabro o con pelos blanquecinos, de color castaño o amarillento-pajizo que consta de unas pequeñas setas plumosas para su dispersión.

Se encuentra en pastizales, arcenes, claros de bosque y matorrales o taludes con otras hierbas anuales, también en cultivos, con una pequeña preferencia por la sombra, hasta los 1800 m de altitud.

Su distribución es mediterránea y se encuentra por todo el territorio.

Esta especie es muy variable en cuanto al tamaño y la forma de las hojas y flores, por lo que se han descrito numerosas variedades que no conforman nuevas subespecies.

El nombre genérico Valeiana deriva del latín medieval, posiblemente de la palabra valere que significa “para estar sano y fuerte”, por su uso en la medicina popular para el tratamiento del nerviosismo y la histeria.

El epíteto específico calcitrapae viene de calcitrapa que deriva de la voz latina caltrops que quiere decir “atrapa pies”. Esta era un arma de guerra consistente en púas metálicas dispuestas en forma de tetraedro, de manera que al caer al suelo siempre hay una púa apuntando hacia arriba. Como esta planta no tiene ningún pincho ni espina, da a pensar que el nombre se debe a que comparte hábitat con la Centaurea calcitrapa. Esta recibe el nombre popular de "pedrosa" porque a menudo aparece encima de las piedras calizas.

A la Valeriana calcitrapae, también conocida como valeriana española o milamores, puntualmente se le han atribuido propiedades medicinales que actualmente no tienen una base científica y que posiblemente se deben a una confusión por la cercana y popular Valeriana officinalis. Sin embargo, sí que se usa como indicadora de sequedad y calor extremo, por lo que ha sido bien empleada en la fijación y restauración de taludes y vertederos abandonados. También es muy visitada por las abejas.