乌天麻植株高150~200厘米,根状茎肥厚,块茎状,椭圆形至近哑铃形,肉质,长8-12厘米,直径3-7厘米,有时更大,具较密的节,节上被许多三角状宽卵形的鞘。茎直立,秆灰褐色,有白色条斑,无绿叶,下部被数枚膜质鞘。
总状花序长5--50厘米,通常具30-50朵花;花苞片长圆状披针形,长1-1. 5厘米,膜质;花梗和子房长7-12毫米,略短于花苞片;花扭转,黄绿色,近直立;萼片和花瓣合生成的花被筒长约1厘米,直径5-7毫米,近斜卵状圆筒形,顶端具5枚裂片,但前方亦即两枚侧萼片合生处的裂口深达5毫米,筒的基部向前方凸出;外轮裂片(萼片离生部分)卵状三角形,先端钝;内轮裂片(花瓣离生部分)近长圆形,较小;唇瓣长圆状卵圆形,长6-7毫米,宽3-4毫米,3裂,基部贴生于蕊柱足末端与花被筒内壁上并有一对肉质胼胝体,上部离生,上面具乳突,边缘有不规则短流苏;蕊柱长5-7毫米,有短的蕊柱足。蒴果倒卵状椭圆形,长1. 4-1. 8厘米,宽8-9毫米。花期6-7月。
根状茎椭圆形至卵状椭圆形,节较密,最长可达15厘米以上,单个最大重量达800克,含水量常在70%以内,有时仅为60%。[1]