天麻的叶子呈长披针形，先端较尖，边缘呈深锯齿状，颜色为深绿色。它的植株高30-10厘米，最高可达2米，它的茎直立，表面颜色为灰棕色或者蓝绿色。根部呈块状，比较肥厚，呈椭圆形。天麻是腐生草本，没有叶片。它的根状茎肥厚，块茎状，呈椭圆形，肉质，长8-12厘米，直径3-5厘米，有时会更大，有较密的节，节上有三角状宽卵形的鞘。茎部直立，橙黄色或黄色。通常在5月到7月之间开花结果，总状花序，有30-50朵小花。花色丰富，有橙黄色、淡黄色、蓝绿色或者黄白色。蒴果倒卵状椭圆形。
