天麻莖單一，直立，圓柱形，高30~150厘米，黃褐色，下部疏生數枚膜質鞘。無綠葉，葉鱗片狀，膜質，互天麻(3張)生，下部鞘狀抱莖。地下塊莖肥厚，長橢圓形、卵狀長橢圓形或啞鈴形，長約10（-20）厘米，粗3-5 （-7）厘米，肉質，常平臥；有均勻的環節，節上輪生多數三角狀廣卵形的膜質鱗片。總狀花序頂生，花期顯著伸長，長30－50厘米，具花30-50（-100）；苞片膜質，長圓狀披針形，長約1-1.5厘米，與子房（連花梗）近等長；花淡綠黃、藍綠、橙紅或黃白色，近直立，花梗長3一5毫米；萼片與花瓣合生成花被筒，筒長約1厘米，口部偏斜，直徑5-7毫米，頂端5裂；萼裂片大于花冠裂片；唇瓣白色，先端3裂；唇瓣藏于筒內，無距，長圓狀卵圓形，長約7毫米，上部邊緣流蘇狀；合蕊柱長5~6毫米，子房下位，倒卵形，子房柄扭轉，柱頭3裂。蒴果長圓形或倒卵形，長1.2~1.8厘米，直徑8一9毫米。種子多而極小，成粉末狀。花期6~7月，果期7~8月。屬食菌性草本植物，全株不含葉綠素，無根，與菌共生。