天麻属兰科多年生草本。无根。块茎肉质，长椭圆形，长10厘米左右，直径3～5厘米，节上蜜生三角状广卵形鳞片。花茎直立，圆柱形，高1～1.5米，直径1～1.5厘米，橙红色。叶为退化的膜质鳞片，基部呈鞘状包茎。总状花序长30～40厘米，通常具花30～50朵，每朵花的基部有一膜质苞片，花黄绿色，花梗长2～3毫米；萼片与花瓣合生成歪斜的花筒，顶端5枚裂片，外轮萼片3枚，内轮两枚花瓣裂片着生于中萼及侧萼之间，在花筒基部长出的化瓣为唇瓣，顶端3裂，中裂片舌状，边缘呈流苏状，侧裂片直立，褶片状，基部有一对肾形的胼胝体。蕊柱由雌蕊和雄蕊合生而成，花药着生于蕊柱顶端，花药二室，花粉块黄色，在蕊柱顶端前方有一圆形的蕊喙，有两个能育柱头，侧生于唇瓣及蕊柱基部。子房下位，倒卵形。蒴果倒卵状椭圆形，成熟时由缝线处开裂。种子呈纺锤形，平均长0.97毫米，直径0.15毫米。种子由胚及种皮构成，无胚乳。